Serwis Naukowy UWSerwis Naukowy UWSerwis Naukowy UW
  • HUMANISTYCZNE
  • SPOŁECZNE
  • ŚCISŁE i PRZYRODNICZE
  • Wykorzystanie treści
Serwis Naukowy UWSerwis Naukowy UW
  • HUMANISTYCZNE
  • SPOŁECZNE
  • ŚCISŁE i PRZYRODNICZE
  • Wykorzystanie treści
Obserwuj nas
Copyright © 2024 Uniwersytet Warszawski
Serwis Naukowy UW > Artykuły > ścisłe i przyrodnicze > matematyka > Jak przewidzieć kolejną pandemię? O tym, czy naukowcy potrafią przepowiadać przyszłość
matematyka

Jak przewidzieć kolejną pandemię? O tym, czy naukowcy potrafią przepowiadać przyszłość

Rok 2020 pokazał, że granice nie istnieją, przynajmniej te dla patogenów. Z końcem 2019 r. zaczęły pojawiać się informacje o tajemniczym zapaleniu płuc w Chinach, wkrótce wirus pojawił się w Europie, a 4 marca w województwie lubuskim oficjalnie zidentyfikowano polskiego pacjenta „0”. Czy w zglobalizowanym świecie da się przewidzieć i kontrolować rozprzestrzenianie chorób? Tak, o ile będziemy współpracować i… myśleć w sposób interdyscyplinarny. 

12/03/2025
coronavirus-doctor-touching-family-hand-through-glass-window
11 marca 2020 WHO – Światowa Organizacja Zdrowia – ogłosiła pandemię COVID-19. Na zdjęciu: lekarz, przez szybę, dotyka dłoni bliskiego chorego. Fot. Rawpixel.com/Freepik
Udostępnij

To, co charakterystyczne dla naszego popularnego wyobrażenia każdej mapy, czyli rysowane na niej granice – państw, regionów, zasięgów zwierząt i roślin czy krain geograficznych, zazwyczaj jest normowanym porozumieniami ustaleniem pomiędzy ludźmi. Dla bakterii i wirusów, dla konsekwencji zmian klimatycznych, a nawet dla procesów społecznych te granice definiowane w powszechnym rozumieniu nie istnieją. Tak jak my możemy wsiąść w samolot na Okęciu, by następnego ranka znaleźć się na innej półkuli, z taką samą łatwością przemieszczają się patogeny czy idee. Zarówno jedne, jak i drugie mogą rozprzestrzenić się błyskawicznie.  

W świecie pełnym natychmiastowych połączeń i szybkiego dostępu do informacji, procesy zachodzące w każdym ułamku sekundy tworzą pozornie chaotyczną mozaikę. Czy z otaczającego nas szumu da się cokolwiek wywnioskować? Tak, jeżeli uda się go złożyć w potężne bazy danych i ujarzmić przy pomocy zaawansowanych obliczeń matematycznych. Poszczególne kawałki tej informacyjnej układanki łączą ze sobą naukowcy z Interdyscyplinarnego Centrum Modelowania Matematycznego i Komputerowego Uniwersytetu Warszawskiego. Są przekonani, że dzięki współpracy będą w stanie wspólnie przygotować świat na nieznane. 

coronavirus-5174671_1920
Koronawirus SARS-CoV-2. Fot. Geralt/Pixabay

Co wynika z danych? 

Kiedy na mapę spogląda dr Aneta Afelt z ICM UW, linie graniczne – nawet te oczywiste między wodami a lądem – są dla niej jedynie symbolem kartograficznym. Jak przekonuje, w przyrodzie te sztuczne linie po prostu nie istnieją.

– Przywykliśmy do myślenia o ściśle określonych granicach państw, miast czy województw (regionów). Tymczasem w przyrodzie zawsze są jakieś strefy przenikania się, warunki pośrednie. Badając je, jesteśmy w stanie ocenić strukturę ekosystemów i przewidzieć kierunek ich ewolucji. Dynamika ewolucji, a często rewolucji, jest szczególnie istotna, kiedy oceniamy zagrożenie epidemiologiczne – tłumaczy. 

Badaczka pracuje w nurcie One Health/Planetary Health polegającym na całościowym podejściu do zdrowia – nie tylko ludzi, ale też zwierząt w ujęciu socjo-ekosystemów. Globalne problemy ekologiczne wpływają bowiem zarówno na dobrostan nasz, jak i świata, w którym żyjemy. Działające w oparciu o tę koncepcję interdyscyplinarne zespoły naukowców koncentrują się na interakcjach między środowiskiem społecznym a przyrodniczym, uznając ich wzajemne powiązania i zależności. Przykładowo: choroby zakaźne (np. wywołane przez koronawirusy, jak COVID-19, czy grypa i ptasia grypa jako jeden z jej wariantów, będące skutkiem zakażenia wirusem grypy) często przenoszą się między gatunkami. Dlatego ich kontrola wymaga współpracy lekarzy, weterynarzy, ekologów i innych specjalistów. 

Badacze z ICM UW współpracują w ramach międzynarodowych interdyscyplinarnych projektów z epidemiologami, weterynarzami, biologami, matematykami, geografami i innymi specjalistami z różnych dziedzin z całego świata. Wszyscy oni gromadzą dane, dzięki którym podejmują próby zrozumienia i przewidywania potencjalnych zagrożeń. Rekomendacje i raporty powstałe na podstawie baz danych i zaawansowanych obliczeń okazują się niezwykle trafne. Przykładowo: już w 2017 roku, po przebadaniu koronawirusów u nietoperzy w Laosie i Kambodży, dodaniu danych już opublikowanych wyników z regionu Azji Południowo-Wschodniej, a następnie zestawieniu wyników w kontekście presji antropogenicznej na środowisko przyrodnicze w regionie – stwierdzono istnienie bardzo wysokiego ryzyka wystąpienia nowego koronawirusa odzwierzęcego wśród ludzi (o czym badacze alarmowali w czasopiśmie „Frontiers of Microbiology”, w artykule Bats, Coronaviruses, and Deforestation: Toward the Emergence of Novel Infectious Diseases?). Już w trakcie pandemii COVID-19 okazało się, że w regionalnych archiwach w Kambodży zidentyfikowano historyczne próbki koronawirusa pobranego od nietoperzy blisko spowinowacone z niesławnym pobratymcem z Wuhan. Niestety, scenariusz przedstawiony w publikacji z marca 2018 r. zrealizował się w rzeczywistości…za szybko!

daily-new-confirmed-covid-19-cases-per-million-people
Chorowaliśmy falami – tu: potwierdzona liczba przypadków COVID-19 na milion osób, średnia tygodniowa, dane z 2 lutego 2022 r. Źródło: ourworldindata.org

Przesłanie dla świata

Podejście One Health to w uproszczeniu suma wszystkich interakcji w obrębie socjo-ekosystemu, czyli warunków przyrodniczych i społecznych rozumianych jako otwarty system interakcji. Z tego punktu widzenia nasz dobrostan zdrowotny (fizyczny i psychiczny) jest ściśle powiązany z jakością otaczającego nas środowiska przyrodniczego. W 2023 r. dr Aneta Afelt wraz z kolegami z Brazylii, USA i Francji przygotowała raport dotyczący dysproporcji w dostępie do terenów zielonych w wielkich miastach Brazylii właśnie w trakcie pandemii COVID-19. 

– Kto przeżył pandemię w Polsce, ten pamięta, że nawet skrawek ogródka czy własny balkon potrafiły przynieść ulgę w radzeniu sobie z rzeczywistością samoizolacji – zauważa badaczka.

Takiego luksusu nie miała jednak większość ubogich mieszkańców brazylijskich metropolii. Jak wynika z analizy, w dzielnicach slumsów – czyli favelach – tereny zielone wewnątrz faveli właściwie nie występują. Zabudowany jest każdy skrawek przestrzeni. Tymczasem w częściach miasta zamieszkanych przez klasę średnią można doświadczyć standardu znanego nam z ulic europejskich stolic. Co z tego wynika i jakie niesie za sobą wyzwania dla nas i dla przyszłych pokoleń? 

– Ważnym przesłaniem płynącym z badania jest to, że potrzebujemy równości w dostępie do terenów zielonych, niezależnie od statusu ekonomicznego. Tworzenie zielono-niebieskiej infrastruktury – co jest świetnie rozwijane w Europie, w tym w wielu miastach Polski – to jedna z adaptacji do zmian klimatu. Zieleń i woda powodują zmianę bilansu energetycznego przestrzeni miejskiej, obniżając stres termiczny podczas fal upałów. Jeżeli takimi miękkimi metodami obniżymy presję termiczną, to jednocześnie stabilizujemy ekosystem dla lokalnych roślin i lokalnych gatunków zwierząt na najbliższe 50-100 lat – wyjaśnia badaczka.

daily-new-confirmed-covid-19-cases-per-million-people
Codziennie potwierdzane nowe przypadki zachorowań na COVID-19, średnia 7-dniowa. Dane dla Polski, od 9 stycznia 2020 do 23 lutego 2025 r. Źródło: ourworldindata.org

Efekt motyla 

Aneta Afelt wraz z kolegami z ICM UW biorą obecnie udział w międzynarodowym projekcie MOSAIC (Multi-site Application of Open Science in the Creation of Healthy Environments Involving Local Communities). Ma on na celu dokładne zbadanie problemów i potrzeb oraz wsparcie w poszukiwaniu rozwiązań w tzw. społecznościach transgranicznych. Chodzi o wspólnoty żyjące najdalej od centrów administracyjnych, niekiedy o skomplikowanej tożsamości etnicznej, często pozostawione bez systemowego wsparcia. Przykładem mogą być Masajowie zamieszkujący pogranicze kenijsko-tanzańskie. Przechodzą oni właśnie przez potężną zmianę kulturową – porzucając nomadyczny tryb życia na rzecz stałego osadnictwa. Problem w tym, że to, co w Europie ewoluowało na przestrzeni kilku stuleci – w przypadku Masajów zachodzi w trakcie jednego-dwóch pokoleń. Oznacza to zarówno problemy, jak i nowe możliwości. Z jednej strony wygradzanie sawanny zaburza naturalne trasy migracyjne zwierząt, a intensywne i niezmechanizowane rolnictwo prowadzi do zanieczyszczenia wód gruntowych… Z drugiej z kolei, osiadły tryb życia to łatwiejszy dostęp do opieki medycznej oraz szansa na edukację, również dla dziewcząt i kobiet.

Problemy Masajów mogą nam się wydawać odległe, ale w dzisiejszym ultrazglobalizowanym świecie odległość traci na znaczeniu. Wszyscy doświadczamy zmiany. Z perspektywy centralnej Europy mogą one nie zachodzić tak szybko, niemniej nadal są faktem – dość spojrzeć na presję zmieniającego się klimatu. Tym bardziej warto się przygotować na to, co przyniesie jutro. Warto pamiętać, że badania prowadzone choćby przez naukowców z ICM UW i dr Afelt to nie tylko szczegółowe analizy i rekomendacje – to przede wszystkim informacja. A w tych wymagających czasach wiedza o tym, jaka jest dynamika zachodzących procesów i jakie są ich spodziewane konsekwencje, może okazać się – całkiem dosłownie – zbawienna.

– Żyjemy w nowej epoce geologicznej – antropocenie – czyli epoce wpływu człowieka na ekosystem Ziemi. Procesy, które przebiegają lokalnie, nie pozostają długofalowo procesami lokalnymi, tylko wychodzą bardzo szybko na płaszczyznę procesów globalnych. Weźmy COVID-19: pierwsze zdiagnozowane duże ognisko zostaje oznaczone w Wuhan. Pierwsze symptomy choroby występują, mniej więcej, po 5 dniach od zakażenia SARS-CoV-2. Transport z Wuhan do Warszawy to 17 godzin. Ktoś (nieświadomy sytuacji epidemiologicznej), kto załatwiał w tym czasie interesy w Wuhan i był eksponowany na zakażenie koronawirusem, wrócił do domu do Warszawy i …zaczął zarażać rodzinę, bliskich, znajomych: osoby, z którymi był w interakcji społecznej. A nawet nie miał okazji poczuć zagrożenia, nie miał okazji się o tym dowiedzieć, bo o epidemii na tym wczesnym etapie nikt formalnie nie wiedział. To tzw. latentna, czyli wczesna faza epidemii, kiedy obecność osób zakażonych jeszcze umyka systemowi ochrony zdrowia – nie jest „widoczna” w systemie – mówi badaczka.

Dzięki pracy w dużych, międzynarodowych zespołach i zastosowaniu interdyscyplinarnego podejścia naukowcy potrafią dziś przygotowywać prognozy o wysokiej trafności/precyzji. Na ich podstawie są przygotowywane modele i rekomendacje. Jednak to, czy z nich skorzystamy, zależy od wdrożenia wiedzy – a więc od decydentów i nas samych.

Policzyli się z rakiem. Matematyka może pomóc w ratowaniu życia milionów 
Życie nie tylko długie, ale też szczęśliwe? O krok bliżej do leku na alzheimera
Jak przechytrzyć bakterie? Badania nad peptydami przeciwdrobnoustrojowymi
Wzór na sprawiedliwość. Jak matematyka pomoże usprawnić budżet obywatelski?
Zabawa w granicach zamkniętego świata. Pandemia COVID-19 oczami dzieci
TAGchoroby zakaźneInterdyscyplinarne Centrum Modelowania Matematycznego i Komputerowego UWpandemia COVID-19SARS-CoV-2socjo-ekosystemyzagrożenie epidemiologicznezdrowie
Poprzedni artykuł brain-8789957_1920 Przestań rozpamiętywać złą przeszłość. Jak teoria perspektyw czasowych pomaga zrozumieć zaburzenia psychiczne
Następny artykuł artificial-intelligence-4694502_1280-fot-geralt-pixabay-jasniej Oto jak osoba w spektrum widzi świat. Sztuczna inteligencja pomaga zrozumieć autyzm 
dr-Aneta-Afelt-2024
dr Aneta Afelt
jest geografką, pracowniczką Interdyscyplinarnego Centrum Modelowania UW. Jej zainteresowania naukowe obejmują takie zagadnienia jak transdyscyplinarne zastosowanie geografii w kompleksowych analizach epidemiologicznych, społeczności transgraniczne czy relacje między antropogenicznym naruszeniem równowagi środowiska a ryzykiem powstawania nowych chorób odzwierzęcych, sytuując badania w koncepcji One Health.

Serwis Naukowy UW

Centrum Współpracy i Dialogu UW

redakcja: ul. Dobra 56/66, 00-312 Warszawa​

tel.: +48 609635434 • redakcja@cwid.uw.edu.pl

Facebook Linkedin Instagram

O NAS

STRONA GŁÓWNA UW

logo serwisu blue
logotyp-IDUB-PL-poziom-inv

Deklaracja dostępności

Polityka prywatności cookies

Mapa strony

Copyright © 2024 Uniwersytet Warszawski

Serwis Naukowy UW
Zarządzaj zgodą
Aby zapewnić jak najlepsze wrażenia, korzystamy z technologii, takich jak pliki cookie, do przechowywania i/lub uzyskiwania dostępu do informacji o urządzeniu. Zgoda na te technologie pozwoli nam przetwarzać dane, takie jak zachowanie podczas przeglądania lub unikalne identyfikatory na tej stronie. Brak wyrażenia zgody lub wycofanie zgody może niekorzystnie wpłynąć na niektóre cechy i funkcje.
Funkcjonalne Zawsze aktywne
Przechowywanie lub dostęp do danych technicznych jest ściśle konieczny do uzasadnionego celu umożliwienia korzystania z konkretnej usługi wyraźnie żądanej przez subskrybenta lub użytkownika, lub wyłącznie w celu przeprowadzenia transmisji komunikatu przez sieć łączności elektronicznej.
Preferencje
Przechowywanie lub dostęp techniczny jest niezbędny do uzasadnionego celu przechowywania preferencji, o które nie prosi subskrybent lub użytkownik.
Statystyka
Przechowywanie techniczne lub dostęp, który jest używany wyłącznie do celów statystycznych. Przechowywanie techniczne lub dostęp, który jest używany wyłącznie do anonimowych celów statystycznych. Bez wezwania do sądu, dobrowolnego podporządkowania się dostawcy usług internetowych lub dodatkowych zapisów od strony trzeciej, informacje przechowywane lub pobierane wyłącznie w tym celu zwykle nie mogą być wykorzystywane do identyfikacji użytkownika.
Marketing
Przechowywanie lub dostęp techniczny jest wymagany do tworzenia profili użytkowników w celu wysyłania reklam lub śledzenia użytkownika na stronie internetowej lub na kilku stronach internetowych w podobnych celach marketingowych.
Zarządzaj opcjami Zarządzaj serwisami Zarządzaj {vendor_count} dostawcami Przeczytaj więcej o tych celach
Zobacz preferencje
{title} {title} {title}
  • Polski