

2018年的一天下午,卡洛斯·阿尔贝托·马丁斯·达·席尔瓦正在巴西塞拉杜斯奥尔甘国家公园徒步旅行。这个位于里约热内卢郊外的仙境,细长的花岗岩峰峦穿过云雾森林的迷雾,这时他遇到了一只死猴子。猴子的尸体已经腐烂,无法辨认物种或推测死因,但达·席尔瓦是一名专业的徒步向导,他有理由感到担忧:黄热病在巴西东南部城市日益猖獗,人类疫情爆发前,病毒的动物宿主往往会先出现疫情。对于人畜共患病——即从野生动物传播给人类的疾病——来说,这是一种常见模式,但巴西是一个罕见的国家,已开发出一个在疾病蔓延之前识别潜在危险的系统,流行病学家认为该系统应在其他地方广泛推广。
达·席尔瓦掏出手机,打开了 SISS-Geo 应用程序——该缩写代表地理参考野生动物健康信息系统——并拍了一张照片。该软件允许用户记录他们遇到的生物的健康状况,并归档目击事件的精确位置。虽然它被宣传为一个野生动物爱好者交流目击信息的论坛,但实际上它是一个收集病原体有用数据的特洛伊木马。在一种危险的 COVID-19 变异毒株导致巴西病例创纪录激增之际,它也预示着一项更宏伟的目标。
达·席尔瓦填写了他能填写的接口中的所有字段(除了关于生物的基本信息外,它还要求用户注明行为异常、消瘦等),然后点击了“发送”。这些信息进入了从 SISS-Geo 流向里约热内卢奥斯瓦尔多·克鲁斯基金会的数据流。奥斯瓦尔多·克鲁斯基金会是该应用程序于 2014 年推出的科学机构。在那里,它触发了一个警报。
达·席尔瓦说:“在巴西,灵长类动物,尤其是吼猴,是我们黄热病的‘旗帜’。” 他发现尸体的地点是一个草地空地,而栖息在树冠上的动物通常不会在那里出现。捕食者可能把它拖到那里,或者它可能是在发烧的谵妄中跌跌撞撞地走到那里,这是该病的症状之一——还包括癫痫发作、黄疸性苍白以及看起来像咖啡渣的带血呕吐物。多达一半的严重黄热病病例会导致死亡,每年在全球夺走约 30,000 人的生命。在 2016 年至 2018 年间,圣保罗地区遭受了前所未有的疫情——记录了 2,251 例人类病例,以及 1,567 例猴子病例,猴子通过蚊子将疾病传播给人类——而且该疾病开始在里约周围的山区出现。
达·席尔瓦说:“我发现尸体时首先想到的是,‘它是死于与其他动物的搏斗,还是死于疾病?’”
由于并非所有死去的猴子、鸟类或鱼都预示着即将发生的疫情,SISS-Geo 的算法会对接收到的数据进行筛选,以确定所讨论的物种是否代表健康风险。道路上的动物尸体(roadkill)被排除在外,而在近距离死亡的多个灵长类动物几乎肯定会引起警报。该系统会向离该地点最近的相关卫生部门发送 ping,然后卫生部门会派遣一名技术人员,可能是来自当地机构的,进行调查。
该应用程序的发明者将其视为众包预防流行病的一个模型。奥斯瓦尔多·克鲁斯生物学家、SISS-Geo 系统启动者马西娅·查梅说:“目标是让它成为任何人畜共患病(无论来源如何)的紧急哨兵。‘因为通常发生的情况是,人们开始死亡,然后我们才想办法。’”
稀释的危险
疾病从野生动物传播给人类通常发生在栖息地破坏之后,栖息地破坏会破坏生态关系,导致宿主动物与人类更频繁地接触——无论是由于气候模式变化、伐木,还是农业和城市发展的侵蚀。黄热病在亚马逊地区持续存在,但每七到十年,感染的浪潮就会传播到巴西南部和沿海地区(那里是该国主要的人口中心),通过生活在围绕农场和城市蜿蜒的保护森林通道中的灵长类动物传播。
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疫情激增的原因尚不清楚。流行病学家也不知道是什么引发了近几年异常强烈的疫情,尽管气候变化可能在其中发挥了作用。巴西东南部山区凉爽的冬季现在变得更温暖了(过去半个世纪平均气温上升了 1.3 华氏度),这使得蚊卵在高海拔地区也能存活。
然而,有证据表明,栖息地通道越窄,疾病沿通道传播的速度越快——这是所谓的“稀释效应”的一个例子,即健康的生态系统自然会将人畜共患病隔离在其边界内的理论。疾病生态学家认为,高多样性的潜在宿主可以起到制衡作用,抑制病毒感染。查梅说,保护森林完整有助于保护周围的人。
SISS-Geo 帮助巴西公共卫生官员监测黄热病沿生态通道向城市人口的传播,并预测其下一步动向。虽然黄热病还没有开发出治疗或治愈方法,但有一种高效的疫苗,该应用程序能够精确地定位疫苗接种点。
圣保罗卫生部门研究野生动物疾病的兽医阿德里亚诺·平特记得 2017 年他的同事们对病毒以每天 1.6 英里的速度席卷向西半球最大的大都市时的恐惧感,根据 SISS-Geo 的数据。他说:“我们意识到我们只有几个月的时间来为大约 2000 万人接种疫苗,但当时我们只有大约 200 万剂。所以我们的策略是确定病毒将到达哪里,并专注于最有可能接触到病毒的人群。”
平特利用 SISS-Geo 的记录,绘制了该地区的各种传播轨迹,让卫生官员有两到三个月的时间进行局部疫苗接种活动。虽然他说无法量化拯救了多少生命,但他估计如果没有这项策略,人类病例可能会增加 10 倍。
他们得到的每一个线索都可能有助于做出挽救生命的决定。达·席尔瓦在 2018 年发现的猴子尸体已经死了太久,无法进行黄热病活体解剖,但这件事足够引起担忧,以至于查梅举办了一个研讨会,招募了更多在该公园附近的地区用户。这些公民科学家的数量越多——该应用程序目前拥有约 10,000 名用户,每天生成约 10 到 12 份报告——该工具就越有效。外展活动针对那些在城市-野生动物马赛克边缘度过他们一天的人群,如徒步向导、农民和渔民。其理念是记录所有形式的野生动物活动,以便全面了解不同物种在全国各地的迁徙情况,无论它们是生病还是健康。发现患病动物相对罕见,因此将该应用程序定位为一种野生动物目击社交媒体是吸引用户并保持他们参与的关键。

处处都有眼睛
SISS-Geo 应用程序填补了当前人畜共患病追踪的一个显著空白,因为它首次实现了实时发现和监测疫情。美国国际开发署的 PREDICT 项目是为数不多的旨在进行早期预警的大型项目之一,该项目侧重于编目所有可能感染人类的疾病,而不是针对那些可能即将跳跃传播的疾病。在其十年的存在期间,该项目收集了来自全球动物的超过 164,000 个样本。从该数据库中,它识别出了近 1,000 种以前未知的病毒,并估计全球野生动物中潜伏着多达 130 万种具有人畜共患潜力的病毒。在 2019 年底,在令人不安的巧合下,特朗普政府关闭了该项目。
虽然 SSIS-Geo 无法找出所有病原体威胁——动物通常对传播给人类的疾病免疫——但它具有巨大的能力。一项 2014 年对 150 例人畜共患病爆发的研究发现,大约一半的爆发之前都出现了野生动物死亡或异常行为,埃博拉是最著名的例子。查梅说:“我们希望确定产生流行病风险的因素,这样更容易制定公共卫生政策。”
丹尼斯·卡罗尔曾于 2005 年至 2019 年负责 PREDICT 项目,现正领导全球病毒组项目(Global Virome Project),这是一个耗资 37 亿美元的私人倡议,旨在识别世界上剩余的未知野生动物病毒。他认为 SISS-Geo 是预防领域的一项重大进步。“它解决了我们长期以来缺乏一种有效方法来追踪病毒生态系统中断时出现的早期信号的重大局限性,”他说,并将埃博拉、马尔堡和MERS 列为巴西系统可以应用的已知病毒的例子。“我们一直未能以有意义的方式将这些信息整合起来,以便在病毒进入人类群体之前采取行动。这个应用程序是朝着这个方向迈出的一个很好的步伐。”
比尔及梅琳达·盖茨基金会监测、数据和流行病学副主任詹妮弗·加迪认为,SISS-Geo 的众包方法应该在全球范围内推广。“我希望看到一个未来,每个人都在发现下一个疫情中发挥作用,并且这种数字情报能够更好地融入常规的公共卫生监测中,”她说。在一个在应对 COVID-19 方面记录最差的国家,该应用程序是陷入困境的公共卫生系统中的一个亮点。
众包方法还提供了显著的经济优势,因为大规模监测野生动物健康的劳动力成本非常高昂。该应用程序的开发者将继续改进该系统的图像识别技术和算法,以更好地过滤接收到的数据(例如,到目前为止,它还不能仅凭照片识别物种)。
这些变化将帮助现场技术人员更好地确定他们调查的案件的优先级——这是一个重要的改进,因为找到相关样本可能是一项艰苦的工作。帕拉纳州圣若泽杜斯皮尼亚伊斯市人畜共患病监测部门的兽医哈罗尔多·格雷卡(Jr.)就是那些从事检测死猴子脏活的人之一。他回忆起一次与当地农民一起穿越崎岖地形的灾难性徒步旅行,这些农民有更重要的事情要做,而不是为他引路。天色已晚,他们只能借助手电筒沿着陡峭的沟壑前往尸体地点。“当我到达那里时,我全身都是泥,”他说。
这项工作也令人心碎。一次警报将格雷卡带到了一家全家死去的吼猴。另一次则发现了一只死去的母亲,它的小猴子还紧紧 clinging 在它身上。“它们死得很痛苦——它们周围的地面被打烂了,它们脸上带着痛苦的表情,”他说。“它们是与我们非常相似的动物,所以看到它们非常困难。”
然而,对于巴西的公民科学家来说,监测野生动物的工作应该是有趣的。该应用程序的界面包括一张全国地图,显示了每次条目的位置和照片,用户可以放大到他们居住的社区或他们徒步的小径,查看该地区其他人观察到的生物。这赋予了它一种游戏般的特质,达·席尔瓦将其提升到了竞争水平,每天都沉迷于发布信息。每年,奥斯瓦尔多·克鲁斯基金会都会为顶级用户颁发奖项,这给了达·席尔瓦炫耀的资本:“我在全国排名第二!”但他补充说,参与游戏的玩家越多,我们所有人就赢越多。“我一直在教别人使用这个平台。”