במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת הליכים של האקדמיה הלאומית למדעים, חוקרים בארצות הברית של אמריקה השתמשו במודלים מתמטיים כדי לחקור את הסיכון להחדרת פתוגנים בספינה בתקופת המסע ההיסטורית בים. אליזבת בלקמור וג'יימס לויד-סמית' מהמחלקה לאקולוגיה וביולוגיה אבולוציונית, אוניברסיטת קליפורניה, לוס אנג'לס, מצאו כי משטרי נסיעות קיטור ומשלוחים עם טרנסלוקציה תכופה בקנה מידה גדול של אנשים העלו באופן משמעותי את הסיכון למחזור פתוגנים חוצה-אוקיינוס.
מחקר: העברת פתוגנים טרנס-אוקיינית בעידן המפרש והקיטור. קרדיט תמונה: iurii / Shutterstock
רקע כללי
בעקבות מסעו של כריסטופר קולומבוס ב-1492, מסעות מעבר-אוקיינוסים הקלו באופן משמעותי את זרימת הפתוגנים העולמית, תהליך שתואר על ידי ההיסטוריון וודרו בורה ב-1962 כמהיר ובלתי נמנע. עם זאת, הנרטיב הזה של העברה מהירה של פתוגנים הוא פשטנות יתר. חוקרים הראו שהגלובליזציה של מחלות זיהומיות הייתה תהליך הדרגתי שנפרש על פני מאות שנים, המושפע מהגירה המונית, מהפכת הקיטור ונסיעות אוויריות מודרניות. היסטוריונים הרחיבו על עבודתו של בורה, והדגישו שהחדרות של פתוגנים לאזורים מבודדים נמשכה מאות עד מאתיים שנה והיו מותנות מאוד בפעילויות אנושיות כמו סחר, לוחמה וקולוניאליזם. אקולוגים של מחלות ציינו כי פתוגנים כמו חצבת ושפעת דורשים אוכלוסיות גדולות להתבססות אנדמית, כאשר אוכלוסיות קטנות יותר מסתמכות על החזרים קבועים. הקשר זה מעלה את השאלה האקולוגית כיצד מחלות זיהומיות שרדו מסעות ארוכים בין אוקיינוסים, בהתחשב באתגרים של נסיעות ממושכות, זמנים קצרים של זמני יצירת זיהומים והעברה גבוהה על הספינה. במחקר הנוכחי, החוקרים השתמשו במודלים מתמטיים ובנתוני הגעה היסטוריים לנמל כדי לחקור את ההשפעה של אורך מסע הספינה, גודל הספינה והדינמיקה של הפתוגנים על העברת פתוגנים בספינה.
לגבי המחקר
החוקרים השתמשו במודל סטוקסטי רגיש-נחשף-זיהומי-מתאושש (SEIR) עם סימולציות של זמן רציף כדי לדמות התפרצויות על ספינה באוכלוסייה רגישה לחלוטין באמצעות פתוגן היפותטי הדומה לנגיפים נשימתיים חריפים. הם התמקדו בגורמים כמו זמן מסע, גודל ספינה ודינמיקה של פתוגנים. המודל הניח פרט נגוע בודד בעת היציאה ועקב אחר ההתפרצות עד שאף פרט לא נשאר זיהומי או חשוף. הם כללו התקדמות מחלה ריאלית והתייחסו לשיעורי העברה שונים תלויי צפיפות.
לצורך ההקשר ההיסטורי, החוקרים ניתחו את הגעת הספינות לסן פרנסיסקו מיוני 1850 עד יוני 1852, תוך רישום נתונים על נמל המוצא, סוג הספינה, זמן הנסיעה ומספרי הנוסעים ממקומות שונים. הם הניחו שמספרי הצוותים היו קטנים ושאנשי הצוות כנראה חסינים מפני זיהומים ימיים נפוצים, ובכך התמקדו בנתוני נוסעים כדי להעריך את גודל האוכלוסייה על ספינות.
תוצאות ודיון
המחקר זיהה שלושה דפוסי משך התפרצות בהתבסס על עוצמת השידור. העברה חלשה הובילה להתפרצויות קצרות שנמשכו כ-10 ימים, בעוד שהעברה חזקה הביאה להתפרצויות ממושכות יותר של 35 עד 55 ימים, ולעתים קרובות השיגה חסינות עדר. שידור כמעט קריטי יצר את ההתפרצויות הארוכות והמשתנות ביותר, כאשר חלקן נמשכו מעל 150 יום. הסיכון להחדרת פתוגן נמצא תלוי בעוצמת ההעברה ובאורך המסע. סיכוני העברה נמוכים פחתו במהירות בנסיעות ארוכות, בעוד שהעברת תמסורת גבוהה כמעט הבטיחה כניסה לנסיעות קצרות יותר (עד 33 ימים), אך הפכה לבלתי צפויה לנסיעות ארוכות יותר. כאשר משווים פתוגנים אמיתיים כמו שפעת, חצבת ואבעבועות שחורות, נמצא כי שיעורי ההישרדות שלהם משתנים, כאשר האבעבועות השחורות נמשכות הכי הרבה זמן.
יתרה מכך, גודל אוכלוסיית ספינות גדול יותר נמצא כמגביר את הסיכון להחדרת פתוגנים, כאשר דינמיקת העברה משתנה בין תרחישים תלויי צפיפות ותרחישים תלויי תדר. בתנאים תלויי תדר, ספינות גדולות יותר דרשו אנשים רגישים יותר לשידור קריטי והיו להם משכי התפרצות ארוכים יותר. לעומת זאת, הסף הקריטי בתרחישים תלויי צפיפות היה תלוי באוכלוסייה הרגישה הראשונית, מה שהוביל למשכי שיא עקביים. בסך הכל, ספינות גדולות וצפופות יותר היוו סיכון גבוה יותר להחדרת פתוגנים עקב שיעורי מגע מוגברים וסבירות גבוהה יותר להתחיל עם זיהום על הסיפון.
הניתוח בחן את מאפייני המסע ההיסטוריים המשפיעים על הסיכון להחדרת פתוגנים בתקופת הבהלה לזהב בסן פרנסיסקו (1850-1852). בעוד שזיהומים חריפים בדרכי הנשימה חצו את האוקיינוס האטלנטי מוקדם יותר, אבעבועות שחורות וחצבת הגיעו אל מעבר לאוקיינוס השקט מאוחר יותר. ספינות קיטור הפחיתו משמעותית את זמני הנסיעה והובילו יותר נוסעים, מה שהגדיל את הסיכון להחדרת פתוגנים.
סימולציות הראו שלספינות גדולות יותר, המונעות בקיטור, היו סיכונים גבוהים יותר בגלל מסעות קצרים יותר ויכולות גדולות יותר. לדוגמה, צייד הזהב הגיע לסן פרנסיסקו עם נרתיק פעיל של אבעבועות שחורות. מסעות היסטוריים, כמו אלה של קולומבוס וספינת העבדים הטרנס-אטלנטית דיאנה, הצביעו גם על סיכונים סבירים להחדרת חצבת ואבעבועות שחורות. בסך הכל, מאפייני המסע השפיעו באופן משמעותי על הסבירות להחדרת פתוגנים, כאשר ספינות מהירות וצפופות מהוות את הסיכונים הגבוהים ביותר.
כניסות לסן פרנסיסקו, יוני 1850 עד יוני 1852. (א) מפה של כניסות לנמל סן פרנסיסקו, 6 ביוני 1850 עד 9 ביוני 1852, עם זמני נסיעה חציוניים לפי טכנולוגיית הספינה. (ב) זמן מסע, (ג) מספר הנוסע ו-(ד) מספר ההפלגות לפי נמל מוצא ולפי טכנולוגיית הספינה. נתונים מרשימות הנוסעים של לואי ג'יי רסמוסן בסן פרנסיסקו.
סיכום
לסיכום, הממצאים מדגישים את יחסי הגומלין המורכבים בין טכנולוגיית נסיעות, תנועה אנושית וביולוגיה של פתוגנים בעיצוב דפוסי מחלות גלובליות. זה מציג הזדמנויות לשיתוף פעולה בין-תחומי בין אפידמיולוגים, היסטוריונים, אקולוגים ומדענים חברתיים כדי להבין את הדינמיקה הזו. המחקר הדגיש את הצורך במחקר נוסף על דינמיקת העברה על הספינה, מבנה האוכלוסייה והשפעת החסינות על מחזור הפתוגנים. הבנת הגורמים הללו חיונית לשחזור הדינמיקה ההיסטורית של המחלה ולהערכת הסיכונים הפתוגנים העולמיים הנוכחיים והעתידיים.
