Climate Changes and Zoonotic Epidemiology in Wildlife Systems (ZEWS)

Bacillus anthracis kan, under egnede miljøforhold, infisere nye verter fra et jordreservoar i over fem år. Nye verter blir infisert av beite der andre verter tidligere har dødd, og får dette implikasjoner for epidemiologien. Dette er påvist gjennom feltstudier gjort i Namibia ved Etosha Ecological Institute (EEI) i Etosha National Park (ENP), sekvensering gjort av Forsvarets Forskningsinstitutt (FFI) på Kjeller. Våre tidligere studier viser at verken sebra, springbukk eller gnu unngår steder der andre dyr har dødd av anthrax. Tvert imot blir slike smittsomme beiteflekker beitet mer enn kontrollsteder. Dette skjer mest sannsynlig fordi gresset får næringsstoffer fra det døde dyret. En flerårig studie av bakteriekonsentrasjonen i jord, gress og sedimenter ved vannhullene i ENP, indikerer at vannhull ikke er en viktig kilde til smitte for hovedvertene sebra, gnu og springbukk. Elefanter, som kan drikke store mengder vann, kan derimot ha en risiko for infeksjon. Dette kan forklare den observerte forskjellen i klimaeffekter på anthrax-utbrudd forskjellige dyrearter. Studier av jordmikrobedynamikk i flekker infisert av døde vertsdyr sammenliknet med kontrollflekker har blitt gjennomført I ENP, og kombineres med realistiske laboratoriestudier av anthraxbakteriens bevegelse, overlevelse og formering under ulike forhold i vann, gress og jord. Disse studiene viser en alternativ metodisk tilnærming til epidemiologisk viktige, "utestbare" variabler, spesielt dose-respons-forhold mellom patogen og verter. Hva som utgjør en dødelig dose for ville dyr kan ofte ikke avgjøres eksperimentelt på grunn etikk og bevaring, men det er imidlertid mulig å måle dødeligheten gjennom overvåking, og å estimere eksponering for infeksjon og doseforhold hos ulike beskyttede arter slik at effektiv dødelig dose kan bli beregnet statistisk. Eksperimenter for å undersøke mulighetene for intern transport av sporer i gresskapillærer, replikasjon i jordsmonn, transport i jordsmonn og vannkilder med naturlig mikroflora blir gjort i ENP. Disse dataene brukes i matematisk modellering av effekten av anthraxut-brudd som følge av årlig variasjon i klima og sykdom, og potensialet for tetthetsavhengig regulering av populasjonen under visse klimatiske forhold ved hjelp av populasjonstidsserier og klimadata. Prosjektets doktorgradsstudent arbeider med en studie av smavirke mellom klima og anthraxutbrudd i elefantpopulasjonen i Etosha, hvor historiske data nylig har blitt gjort tilgjengelige. Masterstudenten skriver sin oppgave basert på studiene av fysisk transport av anthraxssporer i miljøet. Studiene av bakterievekst og fysisk transport under kontrollerte forhold demonstrerer utfordringene med økologisk arbeid i tredje verden da de har blitt frustrert av den lokale infrastrukturen, hvor strømbrudd og forsyningsproblemer har gjentatte ganger ødelagt halvveis fullførte forsøk som derfor har måttet gjenstartes. En fremvekst av krypskyttervirksomhet i ENP har likeledes vanskeliggjort prøvetaking og forsinket fremdriften av store deler av prosjektet. De involverte vil likevel videreføre forskningen under andre paraplyer for å utnytte de unike dataene og erfaringene fremskaffet. De uforutsette utbruddene av anthrax i Yamal-området i Sibir i 2016 har blitt gjenstand for undersøkelser da de antakelig henger sammen med unormalt høye temperaturer hvor anthraxsporer av ukjent alder tiner frem fra permafrosten og blir gjort tilgjengelige for vertsdyr. Da anthrax har vært hyppig forekommende i Sibir i historisk tid er potensialet for anthraxutbrudd som følge av global oppvarming stor. Denne sammenhengen med klima var ikke antatt å bli synlig allerede under prosjektperioden, men har blitt inkoroporert i et nystartet samarbeid med Russiske og internasjonale forskere. Det antas at borreliose hovedsakelig responderer på klimaendringer gjennom populasjonsdynamikk hos vertsdyret og vektor. Vi har samlet populasjonsdata på hjort, gnagere og flått, samt genotypedata og data på utbredelse av borrelia gjennom feltstudier på vestkysten utenfor Førde og i Son ved Oslofjorden. Det har blitt gjort mye laboratorie- og feltarbeid, og en artikkel er publisert i Nature Communication som inkorporerer dette arbeidet. Det teoretiske arbeidet med modeller av adaptive dynamikk i evolusjonen av virulens er videreført og avventer publisering, og tyder på at eksterne faktorer som klima kan påvirke den evolusjonære stabiliteten til vert-patogen interaksjoner. En syntese av anthraxepidemiologi er pre- publisert på bioRxiv, hvor den inkorporerer nye funn i en oppsummering av dagens kunnskap og peker ut interdisiplinære faktorer for videre arbeid. Samarbeidet med Russiske forskere om utbruddene i Sibir har resultert i to videre prosjektsøknader, og en rapport om klimaeffekter på anthrax i Sibir er under ferdigsstillelse på russisk og engelsk.

Among the most serious effects of climate change is its capacity to drastically alter the ecology of diseases that are vectors-borne, have wildlife and/or environmental reservoirs (WVE diseases). Theory and observation suggest that disease outbreaks can result from gradual changes in transmission, susceptibility, host or vector density, resulting in tipping points where epidemiological characteristics suddenly change [1]. The understanding required to plan and implement mitigation strategies for WVE dise ases requires broad interdisciplinary collaborations to provide: - Integration and overview of research on WVE diseases likely to respond to climate change. - New data where critical information is found to be missing. - Improved risk models taking differ ent scenarios into account. To make the most of limited resources, we use three systems that are important in their own right while being complementary as model systems: Lyme disease, anthrax and tularemia. They are chosen for being; (a) currently or pot entially important in Scandinavia, (b) likely to respond strongly to climate change, and (c) giving complementary perspectives on how WVE diseases responds climate change. The project is led by the SFF UiO Center for Ecological and Evolutionary Synthesi s (CEES) and performed in collaboration with prominent members of the international medical, biosecurity, veterinary medicine, climatological and public health communities. The project will also be linked to the IGBP through the Global Environmental Chang e and Human Health (GECHH). The project will be led by highly experienced scientists, but will recruit and train young scientists in research and project leadership. To strengthen collaboration with critical third-word partners a NORGLOBAL proposal is in cluded in this project.