Beobachtungen aus dem Weltraum helfen Wissenschaftlern, der winzigen, aber tödlichen Mücke einen Schritt voraus zu sein

Jedes Jahr sterben fast eine Dreiviertelmillion Menschen an von Mücken übertragenen Krankheiten, und der Klimawandel verschärft das Problem. EU-Forscher geben Gesundheitsbehörden die nötigen Instrumente an die Hand, um schnell gezielte Maßnahmen ergreifen zu können.

Einige der tödlichsten Tiere haben die kleinsten Stiche. Es ist eine erschütternde Tatsache, dass jedes Jahr mehr als eine Milliarde Menschen an Krankheiten wie Malaria, Dengue-Fieber, Zika und Gelbfieber sterben. Diese von blutsaugenden Moskitos übertragenen Infektionen sind jedes Jahr für etwa 700.000 Todesfälle weltweit verantwortlich. Malaria, auf die mehr als die Hälfte dieser Todesfälle entfällt, ist tragischerweise die tödlichste Krankheit für Kinder unter fünf Jahren.

Diese Krankheiten sind bereits in Afrika südlich der Sahara, in Südostasien und Lateinamerika endemisch, und es gibt Warnsignale, dass sie auch in Europa immer näher kommen. Der globale Handel und Reiseverkehr bieten Mücken Ausbreitungswege. Veränderte Wettermuster, verstärkt durch den Klimawandel , bieten die Voraussetzungen dafür, dass Arten, die einst den Geschichtsbüchern entsprachen, ihre Populationen in Europa wieder ansiedeln können.

Globales Schwärmen

Am deutlichsten wird diese Bedrohung auf dem Dashboard des Frühwarnsystems für durch Mücken übertragene Krankheiten (EYWA). Die Diagramme für Malaria, Dengue-Fieber, Zika-Fieber, Chikungunya-Fieber und das West-Nil-Virus zeigen alle einen ähnlichen, besorgniserregenden Aufwärtstrend. Seit 2008 sind die Malariafälle in ganz Europa um 62 % gestiegen, Dengue-Fieber, Zika-Fieber und Chikungunya-Fieber um bemerkenswerte 700 %, und die Fälle des West-Nil-Virus haben 2018 dramatisch zugenommen.

“Das Problem ist wirklich groß”, sagte Dr. Haris Kontoes , Forschungsleiter am Institut für Astronomie, Astrophysik, Weltraumanwendungen und Fernerkundung der Nationalen Sternwarte Athen und EYWA-Netzwerkkoordinator. “Angesichts der Tatsache, dass weltweit Millionen Menschen betroffen sind, war dies schon immer ein großes Problem, aber in den letzten zehn Jahren sind diese Krankheiten auch in Europa und sogar in den nordeuropäischen Ländern zunehmend verbreitet”, erklärte er.

Kontoes verweist auf die jüngsten extremen Überschwemmungen , in deren Folge die Mückenpopulation in Deutschland um das bis zu Zehnfache angestiegen ist. Er ist der Ansicht, dass dieser Trend durch den Klimawandel begünstigt wird und das Problem sich verschärft: „Früher kannte man diese Krankheiten vor allem aus den Tropen, doch die Auswirkungen des Klimawandels verändern die Ökosysteme und die Entwicklung der Mückenpopulationen in ganz Europa.“

Immer einen Schritt voraus

Vor EYWA wussten wir nicht genau, in welchen spezifischen Bereichen ein hohes Risiko für die Übertragung von Krankheitserregern bestand. Dr. Haris Kontoes, EYWA-Netzwerkkoordinator

Als Reaktion darauf entwickelten Kontoes und sein Team im EO BEYOND Center bei NOA in Zusammenarbeit mit den wichtigsten Partnern Ecodevelopment und dem Labor für Atmosphärenphysik der Universität Patras sowie Kollegen von 13 weiteren Partnerorganisationen aus Frankreich, Deutschland, Griechenland, Italien und Serbien EYWA.

Das System hilft den örtlichen Behörden, einer Mückenplage einen Schritt voraus zu sein, indem es eine wichtige Frühwarnung ausgibt, damit vorbeugende Maßnahmen ergriffen werden können. Es kombiniert fortschrittliche Modellierung mit Daten der Erdbeobachtung von den Copernicus-Satelliten sowie den neuesten Erkenntnissen aus den Bereichen Gesundheit, Entomologie (der Zweig der Zoologie, der sich mit der Erforschung von Insekten befasst), Bürger und Umwelt. 

EYWA erhielt kürzlich  vom Europäischen Innovationsrat (EIC) den Horizon Prize für die Frühwarnung vor Epidemien , der ihm 5 Millionen Euro für die weitere Expansion einbringt.

„Vor EYWA wussten wir nicht im Detail, in welchen Gebieten ein hohes Risiko für die Übertragung von Krankheitserregern besteht“, sagte Kontoes. „Mit EYWA haben wir präzise und detailliertere Kenntnisse über die Siedlungen, in denen sich voraussichtlich Mücken ansiedeln. Wenn die Gesundheitsbehörden dies im Voraus wissen, können sie frühzeitig Maßnahmen ergreifen, um die Mückenplage zu bekämpfen.“

Zu solchen Präventivmaßnahmen gehören verstärkte Sprühaktionen in Hochrisikogebieten, aber auch gezielte Haus-zu-Haus-Kampagnen, um die Bewohner zu ermutigen, kein stehendes Wasser in Zisternen stehen zu lassen, in denen sich Moskitos vermehren. Im Rahmen der Kampagnen werden auch Wissenschaftler mobilisiert, um Moskitofallen aufzustellen.

“Wenn wir die Population und den Grad der mit Viren infizierten Mücken aus Fallendaten kennen, können wir uns ein viel klareres Bild von der genauen epidemiologischen und entomologischen Bedrohung machen”, erklärte Kontoes. In den neun europäischen Regionen, in denen EYWA in den letzten drei Jahren im Einsatz war, ist die Mückenpopulation um bis zu die Hälfte zurückgegangen. Auf lange Sicht könnte dies die Zahl der schwer erkrankten Menschen drastisch senken.

Das Team nutzt außerdem mobile Apps wie Mosquito Vision und E-Bite , um eine bessere Kommunikation mit den Bürgern über die aktuellen Warnstufen vor Mücken zu ermöglichen.

Neue Erkenntnisse aus der Citizen Science

Kontoes und seine Partner sind nicht die einzigen, die ehrgeizige, technologiebasierte Lösungen für die wachsende Mückenbedrohung vorantreiben. Der Computerökologe Professor Frederic Bartumeus vom Hohen Rat für wissenschaftliche Untersuchungen in Katalonien, Spanien, hat seine gesamte Karriere der Analyse von Tierbewegungsdaten gewidmet. Doch von Pavianen in der Savanne bis zu Seevögeln im Pazifik richteten Ereignisse 2013 seinen Fokus auf die ökologischen Wechselwirkungen zwischen Mensch und Mücke.

„Im Nordosten Spaniens gab es viele Tigermücken und ich wollte helfen, ein Problem in meiner Region anzugehen“, sagte er. Seine Lösung? Eine neue mobile App, die Bürger dazu anregt, in die Rolle von Wissenschaftlern zu schlüpfen, indem sie Fotos von Mücken machen und ihre Stiche aufzeichnen, um Daten zu ergänzen und die Genauigkeit von Modellvorhersagen zu verbessern.

Sieben Jahre später wurde Mosquito Alert , die App, die Bartumeus und der Sozialwissenschaftler John Palmer entwickelt haben, hunderttausendfach heruntergeladen. Und es scheint, dass die Aufforderung, Fotos von Mücken zu machen und ihre Stiche aufzuzeichnen, überraschend beliebt ist: „Die Leute lieben es! Und mit der Zeit erstellen wir ein Bild von Häufigkeit und Aktivität, das wir dank maschinellem Lernen verwenden können, um Arten zu sortieren und zu identifizieren“, fügte er hinzu.

Im Nordosten Spaniens gab es viele Tigermücken und ich wollte helfen, ein Problem zu lösen, das meine Region betrifft.Professor Frederic Bartumeus vom Hohen Rat für wissenschaftliche Untersuchungen in Katalonien, Spanien

Mosquito Alert ist ein wichtiger Bestandteil von FARSEER: Das Frühwarnsystem der nächsten Generation für Krankheitsüberträger , einem der anderen Finalisten für den EIC Horizon Prize. FARSEER verbindet die Bürgerwissenschaft von Mosquito Alert mit intelligenten Fallen, die Arten automatisch identifizieren, und fortschrittlicher Modellierung, die in ein räumliches Entscheidungsunterstützungssystem integriert ist. Es wurde bereits auf kommunaler Ebene in Barcelona demonstriert.

Für Beamte des öffentlichen Gesundheitswesens bietet dieses System zeitnahe und zielgerichtete Risikokarten mit einem hohen Grad an Genauigkeit – bis auf 20 Meter genau. Für Wissenschaftler ist es ein offenes Projekt, das die Suche nach Lösungen beschleunigen soll. Für die Bürger ist es ein wechselseitiger Prozess der öffentlichen Beteiligung, der sowohl auf ihren Erkenntnissen beruht als auch dazu beiträgt, ihr Bewusstsein zu schärfen.

Umgang mit Dengue-Fieber in Südostasien

Das Team hinter dem Dengue Forecasting Model Satellite-based System (D-MOSS), einem weiteren Finalisten des EIC Horizon Prize, hat die Herausforderungen durch das Denguefieber in Südostasien fest im Blick.

“Der Hauptgrund, weshalb wir uns auf Dengue konzentrieren, liegt darin, dass es sich um die am schnellsten verbreitete, von Mücken übertragene Krankheit weltweit handelt. Aufgrund von Umweltveränderungen ist die Zahl der Menschen, die in Gebieten mit Dengue-Risiko leben, erheblich gestiegen. Gleichzeitig gibt es keine spezifische Behandlung”, erklärt Dr. Gina Tsarouchi von der Forschungsorganisation HR Wallingford , die das Konsortium leitet.

D-MOSS trianguliert Satellitendaten mit den neuesten lokalen Erkenntnissen von Partnern vor Ort über Dengue-Fälle, vor allem in Malaysia, Sri Lanka und Vietnam. Das Ziel ist einfach: Es soll Monate im Voraus Informationen liefern, damit die Behörden Ressourcen gezielter einsetzen und Ausbrüche besser unter Kontrolle bringen können.

„Traditionell ergreifen Länder erst Maßnahmen, wenn die Dengue-Fälle ein bestimmtes Niveau erreicht haben. D-MOSS hilft ihnen dabei, vorbeugende Maßnahmen zu ergreifen, die ihnen auf lange Sicht dabei helfen, Ressourcen zu sparen und Leben zu retten“, sagte Tsarouchi.

Dank seiner engen Beziehungen zu den lokalen Partnern, in denen das Tool im Einsatz ist, konnte das D-MOSS-Team das Tool mitgestalten, sodass es den spezifischen Anforderungen der jeweiligen Partner entspricht. Teil dieser Entwicklung war die Schulung lokaler Beamter, die ihnen dabei half, ein klareres Verständnis für die Interpretation und Anwendung der von D-MOSS erstellten Wahrscheinlichkeitsprognosen zu entwickeln.

“Natürlich kann das Tool nur bis zu einem gewissen Grad eingesetzt werden”, sagte Tsarouchi. “Es kann Ihnen beispielsweise eine 60-prozentige Wahrscheinlichkeit für einen Ausbruch in einer vietnamesischen Provinz in drei Monaten nennen. Aber es kann Ihnen nicht genau sagen, was Sie mit dieser Information anfangen sollen.” Es finden derzeit separate Gespräche mit Gesundheitsministerien statt, die von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) unterstützt werden, um Schwellenwerte für vorbeugende Maßnahmen festzulegen.

Ein Blick in die Zukunft

Wie sieht also die Zukunft dieser Systeme aus und besteht möglicherweise die Möglichkeit einer Zusammenarbeit?

EYWA erweitert derzeit sein Netzwerk – erst in diesem Jahr wurden zwei neue außereuropäische Länder, die Elfenbeinküste und Thailand, in das System aufgenommen. Derzeit arbeitet es mit der Gemeinsamen Forschungsstelle der Europäischen Kommission zusammen , um die Behörden bei der Bewältigung künftiger Pandemierisiken zu unterstützen und neue EU-Standards festzulegen. Zudem wurde es kürzlich als Pilotprojekt in e-shape integriert – das Vorzeigeprojekt der EuroGEO -Initiative. EuroGEO ist der europäische Beitrag zur Group on Earth Observations (GEO) und zielt darauf ab, alle in Europa verfügbaren Ressourcen für Umwelt- und Erdbeobachtung zusammenzuführen, damit sie effektiver genutzt werden können.

Bei FARSEER wird sich das Team weiterhin auf die Entwicklung der einzelnen Komponenten konzentrieren und nach Erweiterungsmöglichkeiten suchen. „Ich bin sehr optimistisch, was die Zukunft angeht“, sagte Bartumeus. „Ich denke, dass das, was wir versuchen, der Standard bei der Bekämpfung von durch Mücken übertragenen Krankheiten werden wird. Diese Ideen, verschiedene Quelldaten zu generieren, Daten und Gemeinschaften zu vernetzen, werden uns erhalten bleiben.“

Was D-MOSS betrifft, so wird das Team dahinter versuchen, seine Reichweite auf andere Teile Asiens auszudehnen – Bangladesch, Kambodscha, Indien, Pakistan, die Philippinen, Singapur und Thailand sind allesamt Ziele. Tsarouchi ist optimistisch, was die Zukunft und die möglichen Auswirkungen angeht: „Wir können D-MOSS jedem Land zur Verfügung stellen, das es braucht, und es kann zu einer Verringerung der Dengue-Fälle führen.“

Und was die Zusammenarbeitsmöglichkeiten zwischen den drei Finalisten betrifft? „Es besteht sicherlich die Möglichkeit, dass wir uns in Zukunft gegenseitig ergänzen“, sagte Kontoes. „Wir werden nach gemeinsamen Möglichkeiten suchen und versuchen, herauszufinden, ob es Möglichkeiten gibt, unsere Kräfte zu bündeln.“

Die Forschung in diesem Artikel wurde von der EU finanziert. Wenn Ihnen dieser Artikel gefallen hat, teilen Sie ihn bitte in den sozialen Medien.