Wenn Abschottung gegenteilig wirkt

Max-Planck-Forscher entdecken paradoxen Effekt bei Krankheitsausbreitung

1. Juli 2015

Hätte Albert Camus den Artikel von Physikern vom Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation lesen können, hätte die Pest im gleichnamigen Roman vielleicht ein anderes Ende genommen. Denn das Forscherteam untersuchte in einem mathematischen Modell, wie sich Krankheiten ausbreiten, wenn das Infektionsrisiko stark ortsabhängig ist. Ihr überraschendes Ergebnis: in bestimmten Situationen kann Abschottung zu erhöhten Krankenständen führen.

Berufspendler zwischen Göttingen und Hannover oder Ferkeltransporte zwischen Aufzucht- und Mastbetrieb brachten sie auf die Idee: David Lamouroux, Jan Nagler, Theo Geisel und Stephan Eule fragten sich, wie die Ortswechsel auf die Ausbreitung von Infektionskrankheiten wirken? Die theoretischen Physiker untersuchten dies mit einem mathematischen Modell, in dem der Ansteckungsgrad von Ort zu Ort variieren kann. Dieses örtliche Infektionsrisiko hängt von mehreren Faktoren ab: „Wie ansteckend ist die Krankheit an sich und wie häufig treten die Menschen oder Tiere, ortsbedingt, miteinander in Kontakt “, erklärt Dr. Stephan Eule, Physiker am Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation.

 Ansteckung an verschiedenen Orten unterschiedlich

Das mathematische Modell beschreibt die Grundzüge eines Tiertransportes: Tiere werden von der Aufzucht zur Mast transportiert und bleiben dort. Bisher vernachlässigten Epidemieforscher entweder den Transport, so als befänden sich alle Tiere auf einem Hof, oder sie konzentrierten sich auf den Transport. „David Lamouroux war aufgefallen, dass diese epidemiologischen Modelle überall denselben Ansteckungsgrad angenommen haben. Wir haben dann analysiert, was passieren kann, wenn diese vereinfachende Annahme nicht zutrifft“, erläutert  Stephan Eule. In Kombination mit dem Transport führte dies zu einem paradoxen Effekt: Bei realistischen Ansteckungsrisiken und Transportraten stieg der Anteil der kranken Tiere am Hof mit dem höheren Ansteckungsgrad, während er am Hof mit niedrigerem Ansteckungsgrad sank. Intuitiv erwartet man dort aber einen höheren Anteil kranker Tiere.

 Auf den Austausch kommt es an

Wie ist dieser Effekt zu erklären? Eine Analogie hilft: ein Haufen schnell entzündlicher Grillkohle wird eher verbrannt sein als ein Haufen langsam entzündlicher Kohle. Tauscht man Kohlestücke zwischen den Haufen aus, bekommt der mit der schnell brennbaren Kohle mehr unverbrannte Stücke und produziert noch mehr verbrannte Kohle. Die intuitive Reaktion auf eine grassierende Tierkrankheit, nämlich den Transport zwischen den Höfen mit hohem Infektionsrisiko zu anderen Höfen zu unterbrechen, kann also den gegenteiligen Effekt haben. Dies simulierten die Forscher in ihrer Studie. Sie berechneten, wie sich der Anteil der angesteckten Tiere verhält, wenn von drei Höfen mit niedrigem, mittlerem und hohem Ansteckungsgrad eine Transportverbindung unterbunden wird. Wird der Transport zwischen dem Stall mit hohem und dem mit mittlerem Risiko erlaubt, sinkt der Anteil kranker Tiere in beiden Ställen. Ließen die Forscher hingegen nur den Transport zum Hof mit dem niedrigen Ansteckungsrisiko zu, stieg der Anteil der angesteckten Tiere in beiden Ställen.

Wann Tiertransporte unterbunden werden sollten, um Krankenstände in Ställen so klein wie möglich zu halten, ist nicht immer einfach zu sagen.

Ob dieser Effekt bei Menschen mit ihren komplexeren Fortbewegungsmustern ebenso auftreten würde, ob also Camus' von der Pest heimgesuchte und an Isolierung zugrunde gegangene Bürger eine Chance gehabt hätten, können die Forscher bisher nicht mit Bestimmtheit sagen. Dies ist Gegenstand eines Folgeprojekts. Das Ergebnis der Forscher vom Göttinger Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation zeigt aber bereits jetzt, dass die bisherige Abschottungsstrategie zumindest in Bezug auf die Tierhaltung sorgfältig überdacht werden sollte.

 

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