https://frosthead.com

Bagaimana Ilmuwan Menggunakan Model Iklim untuk Memprediksi Wabah Penyakit yang Ditularkan Nyamuk

Beberapa fenomena alam menimbulkan ancaman yang lebih besar bagi manusia daripada segerombolan nyamuk yang meletus dari sekelompok telur yang bersarang di tanah. Ancaman haus darah ini dapat membawa sejumlah penyakit, seperti Zika, Nil Barat, dan malaria, menjadikan nyamuk sebagai hewan paling mematikan di dunia.

Penyakit-penyakit yang ditularkan oleh nyamuk mengancam miliaran orang, dan walaupun penyakit-penyakit ini bervariasi dalam biologi dan geografi, sebagian besar, jika tidak semua, diperburuk oleh perubahan iklim. Para ilmuwan memprediksikan bahwa dunia yang menghangatkan akan mengundang penyebaran lebih banyak nyamuk, dan lebih banyak penyakit, mengancam satu miliar orang lagi selama 60 tahun ke depan. Tetapi prediksi jangka panjang sulit untuk ditindaklanjuti, dan para ahli kesehatan masyarakat percaya bahwa ramalan jangka pendek dapat lebih baik memulai program untuk menyelamatkan nyawa manusia saat ini.

Selama 20 tahun terakhir, para ilmuwan yang mempelajari pola cuaca telah menyatukan bagaimana data waktu nyata dapat membantu memprediksi wabah penyakit yang ditularkan oleh nyamuk berminggu-minggu atau bahkan berbulan-bulan sebelum serangga muncul dari tanah. Alat-alat ini dapat menyediakan mekanisme untuk mencegah jutaan kematian, melacak musim hujan dan siklus hujan lainnya untuk memperkirakan peristiwa penetasan nyamuk.

"Saya pikir masalahnya agak tidak dapat disangkal, " kata Juli Trtanj, pemimpin iklim dan kesehatan di National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). Suhu yang lebih hangat, kekeringan yang lebih sering, kebakaran hutan yang dahsyat dan badai yang kuat memiliki implikasi signifikan bagi kesehatan masyarakat — dan kelahiran musiman jutaan nyamuk, terkait dengan pola cuaca, mungkin merupakan risiko kesehatan masyarakat terbesar dari semuanya. “Faktanya adalah, kita bisa mengamatinya. Kita bisa memprediksinya. Dan kita perlu melakukan sesuatu untuk itu. ”

Wabah dapat terjadi dalam sekejap mata. Virus Zika, yang dibawa oleh nyamuk Aedes aegypti, menginfeksi lebih dari satu juta orang pada tahun 2015 saja. Wabah tahunan dari virus chikungunya yang melemahkan seringkali juga mempengaruhi jutaan orang. Di Afrika Timur, berbagai spesies nyamuk Aedes ( Aedes mcintoshi dan Aedes ochraceus ) mengancam manusia dan ternak dengan wabah musiman Rift Valley Fever (RFV).

Menjelang akhir musim hujan, nyamuk ini bertelur di padang rumput dangkal, atau dambo. Ketika bulan-bulan hujan lebat membanjiri daerah itu pada tahun berikutnya, telur-telur itu mulai menetas dalam batch, mempertahankan aliran konstan jutaan pembawa penyakit potensial.

Terlahir Nyamuk Larva nyamuk rumah biasa ( Culex pipiens ). (DeAgostini / Getty Images)

Kepada Assaf Anyamba, seorang ilmuwan peneliti di divisi ilmu bumi NASA, wabah yang disebabkan oleh curah hujan memiliki satu penyebab utama: pola iklim El Niño. Pada tahun 1997, Anyamba mulai mempelajari bagaimana siklus hangat El Niño (dan siklus dingin La Niña) mungkin berhubungan dengan lonjakan penyakit yang ditularkan oleh nyamuk.

Dia dan timnya — kolaborasi termasuk NASA, NOAA, Departemen Pertahanan, dan Departemen Pertanian — mengumpulkan banyak data. Mereka melacak suhu permukaan di darat dan laut, mengikuti pola iklim yang diharapkan dan pengamatan cuaca, dan menggunakan gambar satelit untuk menghitung curah hujan (vegetasi hijau yang hidup adalah tanda yang jelas dari tanah yang diairi dengan baik). Semua metrik ini dikompilasi menjadi satu alat tunggal yang dapat menunjukkan dengan tepat daerah-daerah berisiko wabah Demam Lembah Rift. Pada tahun 2006, Monitor RVF membuat prediksi pertamanya.

"Tidak ada yang seperti ini yang pernah dicoba sebelumnya, hanya untuk mengambil risiko dan mengeluarkan prediksi, " kata Anyamba. Berdasarkan deteksi alat terhadap kondisi El Nino yang kuat, Amerika Serikat mengeluarkan peringatan kepada negara-negara Afrika Timur tentang risiko tinggi RVF pada September 2006. “Itu adalah pernyataan yang sangat berani dari kami, tetapi kami pikir kami sedang melakukan sesuatu. ”

Ternyata, mereka ke sesuatu. Pada November tahun itu, para ilmuwan di wilayah tersebut mengkonfirmasi virus tersebut. Alat tim berhasil memprediksi penyakit berbulan-bulan sebelum muncul. Anyamba mengaitkan sebagian dari kesuksesan dengan sains yang solid dan yang lainnya dengan hubungan internasional yang kuat. Pemerintah daerah dan komunitas internasional memobilisasi sumber daya penyelamat jiwa dua bulan sebelum mereka menanggapi wabah yang akan datang.

Peta Hujan Peta yang menunjukkan wilayah dengan curah hujan tinggi (biru) atau rendah (merah) yang abnormal. Curah hujan yang tinggi dikaitkan dengan risiko tinggi untuk RVF. Kekeringan dikaitkan dengan risiko demam berdarah, Zika dan chikungunya. (Assaf Anyamba dkk. / Nature Scientific Reports 9.1930 (2019))

Kelompok penelitian terus menyempurnakan alat prediksi nyamuk mereka sementara hubungan internasional di dunia kesehatan masyarakat semakin berkembang. Anyamba mengatakan prediksi 2006 adalah "bukti konsep" yang sukses, tetapi mereka memiliki pandangan yang ditetapkan pada skala global.

Pada 2014 dan 2015, tim mendeteksi apa yang akan menjadi salah satu dari tiga sistem El Nino terkuat sejak 1950. Mereka mengeluarkan peringatan secara global, membunyikan alarm untuk penyakit seperti malaria di Bangladesh, RVF di Afrika Timur, dan demam berdarah dan Zika di Brasil ( di mana suhu tinggi dan kekeringan yang disebabkan oleh El Nino di Belahan Barat dapat memicu wabah).

Untuk RVF, tujuh lembaga bersama-sama mengeluarkan "Pemberitahuan Risiko Kesehatan Emerging" pertama kalinya berdasarkan model baru. "Jika kita melakukan ini dengan benar, tidak ada yang akan mendengar tentang wabah Rift Valley Fever pada tahun 2016, karena tidak akan ada, " kata Trtanj pada saat itu.

Dambo banjir. Nyamuk muncul. Tetapi manusia dan ternak selamat di Afrika Timur. Menurut Anyamba, pemerintah proaktif tentang vaksinasi dan penjangkauan hewan. "Mereka menganggap serius pesan itu, " katanya. "Ini memberitahumu, ketika birokrasi mengambil informasi tepat waktu, apa yang bisa terjadi."

Di sebelah barat, 105 kasus RVF terdeteksi di Niger, mengakibatkan 28 kematian. Perbedaan dalam pencegahan penyakit kemungkinan disebabkan oleh sumber daya dan respons pemerintah yang berbeda.

Domba Domba di pertanian di Ruiru dekat Nairobi, Kenya. Pada tahun 2007, model iklim membantu memprediksi wabah RVF, tetapi manusia dan ternak masih terpengaruh. Pada 2016, model membantu mencegah wabah sepenuhnya. (Ken Linthicum dan Assaf Anyamba)

Trtanj menekankan pentingnya kemitraan internasional. "Ini tentang membangun kepercayaan, " katanya. Menjadi percaya diri dalam sains adalah satu hal, tetapi butuh bertahun-tahun untuk mengembangkan hubungan kelembagaan yang diperlukan untuk mengubah sains menjadi tindakan. Kampanye pendidikan publik juga penting. Di Kenya, WHO mendanai siaran radio untuk memperingatkan populasi lokal dan memperingatkan terhadap daging dari ternak yang sakit. Namun, mereka percaya pengawasan dan pelaporan penyakit secara terus-menerus dapat ditingkatkan.

Menurut Organisasi Kesehatan Dunia, lebih dari setengah dari 7, 5 miliar orang di dunia berisiko terkena penyakit yang ditularkan oleh nyamuk. Banyak dari penyakit ini melibatkan genus nyamuk yang sama. Baik Anyamba maupun Trtanj membayangkan menggunakan iklim untuk meringankan beban global yang sangat besar ini.

"Seluruh gagasan di sini sebenarnya bukan bahwa Anda akan dapat menghilangkan penyakit sepenuhnya, " kata Anyamba. "Tapi pada dasarnya itu bisa mengelola dan meminimalkan."

Selama tiga tahun terakhir, tim Anyamba telah bergeser fokus untuk memprediksi penyakit dari nyamuk Aedes aegypti yang menularkan Zika, demam berdarah dan chikungunya. Mereka menggunakan kecerdasan buatan untuk menyerap data dari citra satelit, pengamatan iklim dan cuaca, kepadatan populasi, dan laporan wabah real-time - semuanya untuk menunjukkan dengan tepat daerah yang berisiko wabah chikungunya. Sebuah aplikasi bernama CHIKRisk sedang dikembangkan dalam kemitraan dengan Badan Pengurangan Ancaman Pertahanan DoD untuk rilis publik akhir tahun ini.

"Tidak ada alasan dengan data, pengamatan dan kapasitas pemodelan yang kita miliki di dunia bahwa kita masih terkejut dengan wabah penyakit, " kata Trtanj. “Kita harus tahu lebih baik. Kita bisa melakukan yang lebih baik. Kita seharusnya tidak tertangkap dengan kaki datar. ”

Bagaimana Ilmuwan Menggunakan Model Iklim untuk Memprediksi Wabah Penyakit yang Ditularkan Nyamuk