感染

有趣!研究沙丁鱼的“凌乱数学”可能帮助对抗流感爆发

作者:佚名 来源:来宝网 日期:2016-12-17
导读

          这是一个特殊的时间,至少对北半球来说是这样的:流感季。对于世界温带地区,每个冬天流感病毒似乎都会从沉睡中苏醒,随之而来的是发烧、流鼻涕和病痛。而现在,随着研究鱼群波动的数学技术的开发,一个研究团队揭示了温度和湿度可以影响全世界范围内的流感爆发——一个可以应用于开发新式对抗流感方法的发现。

关键字:  流感爆发 

        这是一个特殊的时间,至少对北半球来说是这样的:流感季。对于世界温带地区,每个冬天流感病毒似乎都会从沉睡中苏醒,随之而来的是发烧、流鼻涕和病痛。而现在,随着研究鱼群波动的数学技术的开发,一个研究团队揭示了温度和湿度可以影响全世界范围内的流感爆发——一个可以应用于开发新式对抗流感方法的发现。

        在美国和欧洲,气候和流感的关系似乎很简单:更寒冷的冬天和更干燥的气候意味着更凶猛的流感爆发。但是在热带地区,这些规律不但消失了,而且变得更加难以预测。一些学者认为这表明气候对于热带地区的流感爆发不是那么重要。但是George Sugihara——一个来自加利福利亚,圣地亚哥,斯克里普斯海洋学研究所的数学生物学家怀疑这两个地区的病毒行为差异也许有着更加深层次的原因。

        Sugihara认为问题是:既然将流感的流行视为一个整体的自然系统是失败的,那么就应该试着去研究单个因素的影响,像是温度和湿度。Sugihara是应用数学方法的先锋,他给出了方程并且囊括了自然系统的混乱。他的实验中的“经验动力学建模”技术应用了时序数据观察复杂系统之间多样的联系方式:就像从一堆复杂的代码中挑出一串,然后观察其他代码的运行。在2012年,他的研究团队发了一篇被广泛引用的文章,其中介绍了这种技术及其在研究沙丁鱼和凤尾鱼种群的作用。这些方法已经被用于解决各种方面的问题——从探测温室气体如何影响气候到诊断早发性阿尔茨海默病。

        一个由Sugihara的博士后研究员Ethan Deyle领导的小组正在将这项技术应用于流感,观察近18年来在世界范围内的流感爆发数据。他们发现湿度是引发流感的最主要原因,同时温度也起到了作用,它们以一种从未被发现的复杂方式共同影响流感。在温度接近24°C时,更加干燥的气候激发了流感,例如在北美地区。高于这个温度时,关系则反转了:潮湿的环境反而有利于流感。他们在今天(10月31日)的国家科学院学报中写道。

        这种关系在24°C左右反转,也与研究人员已经知道的流感病毒一致。流感病毒具有一种类似于细胞膜的“病毒包膜”,它有两个明显的弱点:一是在气候寒冷潮湿时,它会膨胀和爆裂,二是在气候炎热和干燥时它会干瘪。作者说,这两种作用可以解释温度与湿度的关系在24°C的反转。如果这个发现被证明有价值,那么它可能有助于防止冬季流感爆发,例如,简单地将加湿器放在学校、敬老院和医院。

        研究还回答了为什么流感的模式在热带和温带地区有如此巨大的差异。温带地区的冬季流感周期源于湿度和温度巨大且一致的变化。而在热带,流感同样归因于气候,但是温度和湿度的季节性波动很小以致于“流感季”不会在舆论中出现。

        “这项工作是一个伟大的分析”,Jeffrey Shaman这样说道,他是哥伦比亚大学的传染病气候学家。但是Shaman警告说,这个团队提出的机制仅仅是气候影响流感的方式之一,这还需要更深入的研究测试。同时,他也认为改变室内环境作为一种控制疾病传播的方式还具有未开发的潜力——但是即使能够通过改变环境使其更不利于流感病毒的传播,这也可能为亲水细菌和霉菌创造理想的栖息地。“天下没有免费的午餐”,他这样说道。

        也有些人对这些分析不以为然,英国莱斯特NHS信托大学医院的临床病毒学家Julian Tang提到,研究中使用的湿度和温度数据来自室外天气监测站,而据信,大多数流感传播发生在室内。“如果你不使用正确的数据,”Tang说道,“不论你发展和应用了怎样的模型,不论你如何创新,得到的更可能是错误的结论。”

        http://www.sciencemag.org/news/2016/10/messy-math-sardine-studies-could-help-fight-flu-outbreaks

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