malaria

El Niño on jotakuinkin joka seitsemäs vuosi toistuva sääilmiö Tyynellä valtamerellä. Meren itäpuolen trooppisilla alueilla meriveden pintalämpötila on silloin muutamia asteita (Celsiusta)  normaalia korkeampi ja länsiosissa saman verran matalampi, mikä saa aikaan erilaisia sääilmiöitä etenkin paikallisesti, mutta levittää vaikutuksiaan ympäri maailman.

Normaalisti hyvin vakiona pysyvät pasaatituulet laantuvat El Niñon ollessa “päällä”, mikä vaikuttaa esimerkiksi trooppisten hirmumyrskyjen määrään ja reitteihin.

Muita tunnettuja vaikutuksia ovat muun muassa sateiden lisääntyminen Pohjois- ja Etelä-Amerikassa, mikä on toisinaan aiheuttanut tuhoisia tulvia. El Niño on myös aiheuttanut kuivuutta läntisen Tyynenmeren maissa, mikä puolestaan on ollut osatekijänä laajoissa pensastopaloissa Australiassa.

Kun ravinteikkaan veden ylösvirtaus Etelä-Amerikan rannikolla heikkenee, millä puolestaan on laaja vaikutus alueen ravintoketjuihin ja kalastajien saaliiden kokoihin.

Ilmiötä on tutkittu jo pitkään myös avaruudesta, mistä sen laajuudesta saa hyvän kuvan ja mistä voidaan tehdä varsin tarkkoja havaintoja mm. meriveden lämpötilasta myös alueilla, mistä muuten saa hyvin hankalasti tietoa.

Nyt näyttää siltä, että tämänkertainen – parhaillaan käynnissä oleva – El Niño on jo tällä hetkellä yhtä voimakas kuin tähän saakka voimakkain ilmiö kautena 1997-98.

Tämä käy ilmi Maailman ilmatieteen järjestön (WMO) tilastoista ja mm. NASAn mittauksista.

Koska El Niño on vielä kehittymässä, on mahdollista (ja jopa todennäköistä), että tästä tulee historian voimakkain El Niño.

WMO:n tuoreen tiedotteen mukaan ilmiö näkyy jo selvästi Tyynen valtamerten saarilla. Muu muassa korallien sairaudet ja tuhot ovat lisääntyneet ja kehityksen oletetaan vain jatkuvan vuosina 2016 ja 2017.

Samoin saarien asukkaita varoitetaan kohonneesta malaria-, dengue- ja chickungunya-sairauksien riskistä tulevina kuukaisina. Näitä tauteja levittävät hyttyset, joita on enemmän merten ja vesien ollessa lämpimämpiä sekä sateiden ollessa runsaampia.

Kuva: NASA/CNES/NOAA/EUMETSAT ja NASA/JPL-Caltech

Hyttyskausi on alkamassa Suomessa, ja ennusteet hyttysten määrästä vaihtelevat. Tropiikissa ennustaminen on helpompaa: hyttysiä on, ja paljon.

Valitettavasti mukana on myös malariahyttysiä, jotka kantavat maailman tappavinta sairautta. Siihen sairastuu yli 500 miljoonaa ihmistä vuodessa ja kuolee yli miljoona, etenkin Saharan eteläpuolisessa Afrikassa.

Yllättäen apua malarian, eli horkan, torjuntaan tulee Suomesta, Lappeenrannan teknillisen korkeakoulun matematiikan ja fysiikan laitokselta, missä mallinnetaan malarian etenemistä ja tutkitaan taudin leviämisen dynamiikkaa matemaattisen epidemiologian keinoin. Tavoitteena on kehittää olemassa olevia karkotusmenetelmiä paremmiksi ja parantaa suojautumiskeinoja.

Professori Heikki Haarion ja tutkijaopettaja Matti Heiliön johdolla etenevä hanke etsii muun muassa vastauksia siihen, miten ja millainen hyttysverkkoihin lisätty myrkky toimii malariaa levittävien hyttysten karkottimena ja miten toimivat erilaiset hajuun perustuvat karkotteet, kuten hajusteet ja hyttyskierukat. Vaikka pääkohteena ovat malarialoista levittävät Anopheles-suvun hyttyset, voidaan tuloksia luonnollisesti käyttää soveltaen myös kotoisia hyttysiä vastaan.

Sotaa hyttyiä vastaan käydään pääasiassa matematiikan avulla: tilastollinen problematiikka auttaa selvittämään kuinka paljon ja kuinka tiheässä eri karkoteyksikköjä pitäisi olla, jotta teho alkaa näkyä ja hyttysten todennäköisyys lisääntyä pienenee. Tutkimustuloksia voidaan hyödyntää muun muassa karkotekemikaalien valmistuksessa sekä niillä lääketieteen aloilla, joilla karkotteita tuotetaan.

"Tuloksilla on suora vaikutus hyvinvointiin malariasta kärsivillä alueilla. Hyttyskarkotteilla voidaan vähentää malariakuolleisuuden ja malariaan sairastuneiden lukumäärää sekä vähentää malaria-taudin esiintyvyyttä", Heiliö toteaa.

Toisessa tutkimuksessa selvitetään ja mallinnetaan matemaattisesti prosessia, mitä ihmiskehossa tapahtuu malariaan sairastumisen
ja sairastamisen aikana.

Yleistäen malariaan sairastuminen tapahtuu siten, että hyttynen tuo ihmisen verenkiertoon Plasmodium-suvun itiöeläimen, loisen, joka kulkeutuu ihmisen maksaan. Maksassa loinen lisääntyy ja leviää veren punasoluihin. Pahin viidestä eri tunnetusta loisalalajista on Plasmodium falciparum, joka kykenee tartuttamaan kaikkia veren punasoluja. Valitettavasti se on tropiikin yleisin malarialoinen.

Lappeenrantalaismatemaatikot mallintavat ugandalaisen Makerere-yliopiston tutkijoiden kanssa sairastumista, taudin etenemistä ja etenkin sitä, mitä ihmisen aineenvaihdunnassa tapahtuuu sairauden aikana: ugandalaiset lääketieteen ja mikrobiologian tutkijat vastaavat tutkimustensa perusteella malariataudin kulun mallintamisesta ja Lappeenrannassa analysoidaan mallia ja tutkitaan, miten luotettava malli on, mitkä ovat sen kriittisiä kohtia ja miten sitä voidaan parantaa.

Malarian vaikutuksista kertovan mallin tutkimus liittyy inversio-ongelmiin ja erityisesti mallien luotettavuuden selvittämiseen, jotka ovat Lappeenrannan teknillisen korkeakoulun eräs vahvuuksista. Mallien epävarmuuteen liittyvää tutkimusta hyödynnetään muun muassa ilmastoa ja säätä kuvaavien mallien, kemiallisten prosessien ja mittausmenetelmien tutkimuksessa.

Malariaan liittyvät tutkimukset saivat alkunsa osana kansainvälistä East-Africa Technomathematics -hanketta, joka yhdistää opiskelijoita ja tutkijoita Tansanian, Rwandan, Ugandan ja Suomen välillä. Hanke edistää matemaattisten välineiden kehitystä ja käyttöä kehitysmaissa sekä kasvattaa alueella tietoisuutta matemaattisten tieteiden opiskelusta ja soveltamismahdollisuuksista. Lappeenrannassa työskentelee kevään 2013 ajan kaksi tansanialaista opiskelijaa, jotka valmistelevat malariatutkimukseen liittyviä opinnäytetöitä. Laitoksella on tutkijana myös saman aihepiirin tohtoriopiskelija Tansaniasta.

"Matemaattisten taitojen tarve on Itä-Afrikassa suuri, sillä yhteiskunnan kehityksen ja eri tieteenalojen tutkimuksen tukena tarvitaan tietoa laskennasta, tietotekniikasta ja matemaattisten mallien soveltamisesta", kertoo Matti Heiliö. Hän on tehnyt jo vuodesta 2002 yhteistyötä afrikkalaisten tutkijoitten kanssa, ensin Dar es Salaamin yliopiston kanssa ja sittemmin useamman Itä-Afrikassa sijaitsevan
yliopiston kanssa.

"Matematiikkaa tarvitaan teknologian, lääketieteen, liikennejärjestelmien ja yhteiskunnan infrastruktuurin rakentamiseen. Tämä on sellaista kehitysaputoimintaa, jonka vaikutus ulottuu pitkälle", Heiliö toteaa.

Juttu perustuu Lappeenrannan teknillisen yliopiston tiedotteeseen