Сезон клещей традиционно открывает охоту на дачников и любителей леса, но до сих пор мы оценивали риск заражения энцефалитом весьма приблизительно. Ученые МГУ и Института полиомиелита имени М.П. Чумакова впервые применили сложные статистические алгоритмы к 38 тысячам замеров активности клещей. Результат перевернул представления о влиянии погоды и открыл путь к точному прогнозированию вспышек болезни.
Долгое время эпидемиологи опирались на простую логику: жарко — клещ активен. Однако практика показывала, что при одинаковой температуре в разных регионах и у разных видов членистоногих поведение кардинально различается. Чтобы разобраться в этом хаосе факторов, исследователи с факультета ВМК МГУ совместно с коллегами из Института имени М.П. Чумакова РАН предприняли беспрецедентное по масштабу исследование.
Они собрали и обработали массив информации, включающий данные о 687 особях трех видов иксодовых клещей. География охватила пять российских регионов, а общее число измерений превысило 38 тысяч. В отличие от предыдущих работ, в数学模型 (математическую модель) загрузили не только погодные условия, но и биологические характеристики: видовую принадлежность, локацию обитания (лес, луг, парк), а также степень зараженности самого клеща вирусом энцефалита и время суток.
Ключевой параметр, который выбрали ученые для оценки риска — это не укус как таковой, а вертикальная активность (высота подъема членистоногого). В биологии и эпидемиологии этот показатель напрямую коррелирует с вероятностью контакта с человеком или животным. Чем выше забирается клещ по травинке или кусту, тем легче ему зацепиться за одежду или шерсть.
На первом этапе статистической работы математики применили дисперсионный анализ. Этот метод позволил отсеять случайные шумы в данных и выделить факторы, действительно влияющие на поведение переносчика. После фильтрации наступил второй этап — построение регрессионных моделей. Они дали количественную оценку: как именно изменяется подъем клеща в ответ на колебания среды.
Результаты исследования, представленные на конференции «Ломоносовские чтения», заставляют пересмотреть привычные правила безопасности.
1. Температура — не главный, а ситуативный фактор. Да, тепловой фон важен, но его влияние многократно усиливается или ослабевает в зависимости от «контекста». Одна и та же температура по-разному влияет на голодного клеща и сытого, на лесного и лугового.
2. «Спящий» вирус разгоняет активность. Оказалось, что особи, уже инфицированные вирусом клещевого энцефалита, ведут себя иначе. Их вертикальная активность статистически значимо отличается от здоровых сородичей. Это парадоксальное открытие: зараженный клещ становится более опасным не только из-за вируса внутри, но и из-за повышенной вероятности контакта с жертвой.
3. Вид и место обитания решают все. Для клеща вида Ixodes persulcatus (таежный) решающим фактором может быть один тип растительности, а для Ixodes ricinus (собачий) — совершенно другой. Поэтому универсальные прогнозы для всего региона бесполезны.
4. Время суток не имеет значения. Этот вывод развенчивает миф о том, что клещи опасны только утром или в сумерках. Статистически значимого эффекта дня и ночи обнаружено не было. Клещ активен тогда, когда совпадают температурно-влажностные условия вне зависимости от часов на циферблате.
Как пояснил Андрей Белов, старший научный сотрудник лаборатории обратных задач факультета ВМК МГУ, полученные результаты — это не просто академическая работа. До сих пор врачи и спасатели действовали постфактум, реагируя на уже случившиеся укусы. Новая факторно-регрессионная модель позволяет смотреть вперед.
Практическая ценность исследования лежит в трех плоскостях:
Таким образом, работа математиков и вирусологов переводит защиту от клещевого энцефалита из разряда интуитивных мер в плоскость точной инженерии безопасности. Теперь у России есть алгоритмическая база для создания национальной системы раннего предупреждения о клещевых угрозах.