有趣！研究沙丁魚的「凌亂數學」可能幫助對抗流感爆發

這是一個特殊的時間，至少對北半球來說是這樣的：流感季。對於世界溫帶地區，每個冬天流感病毒似乎都會從沉睡中蘇醒，隨之而來的是發燒、流鼻涕和病痛。而現在，隨著研究魚群波動的數學技術的開發，一個研究團隊揭示了溫度和濕度可以影響全世界範圍內的流感爆發——一個可以應用於開發新式對抗流感方法的發現。

在美國和歐洲，氣候和流感的關係似乎很簡單：更寒冷的冬天和更乾燥的氣候意味著更兇猛的流感爆發。但是在熱帶地區，這些規律不但消失了，而且變得更加難以預測。一些學者認為這表明氣候對於熱帶地區的流感爆發不是那麼重要。但是George Sugihara——一個來自加利福利亞，聖地亞哥，斯克里普斯海洋學研究所的數學生物學家懷疑這兩個地區的病毒行為差異也許有著更加深層次的原因。

Sugihara認為問題是：既然將流感的流行視為一個整體的自然系統是失敗的，那麼就應該試著去研究單個因素的影響，像是溫度和濕度。Sugihara是應用數學方法的先鋒，他給出了方程並且囊括了自然系統的混亂。他的實驗中的「經驗動力學建模」技術應用了時序數據觀察複雜系統之間多樣的聯繫方式：就像從一堆複雜的代碼中挑出一串，然後觀察其他代碼的運行。在2012年，他的研究團隊發了一篇被廣泛引用的文章，其中介紹了這種技術及其在研究沙丁魚和鳳尾魚種群的作用。這些方法已經被用於解決各種方面的問題——從探測溫室氣體如何影響氣候到診斷早發性阿爾茨海默病。

一個由Sugihara的博士後研究員Ethan Deyle領導的小組正在將這項技術應用於流感，觀察近18年來在世界範圍內的流感爆發數據。他們發現濕度是引發流感的最主要原因，同時溫度也起到了作用，它們以一種從未被發現的複雜方式共同影響流感。在溫度接近24°C時，更加乾燥的氣候激發了流感，例如在北美地區。高於這個溫度時，關係則反轉了：潮濕的環境反而有利於流感。他們在今天（10月31日）的國家科學院學報中寫道。

這種關係在24°C左右反轉，也與研究人員已經知道的流感病毒一致。流感病毒具有一種類似於細胞膜的「病毒包膜」，它有兩個明顯的弱點：一是在氣候寒冷潮濕時，它會膨脹和爆裂，二是在氣候炎熱和乾燥時它會幹癟。作者說，這兩種作用可以解釋溫度與濕度的關係在24°C的反轉。如果這個發現被證明有價值，那麼它可能有助於防止冬季流感爆發，例如，簡單地將加濕器放在學校、敬老院和醫院。

研究還回答了為什麼流感的模式在熱帶和溫帶地區有如此巨大的差異。溫帶地區的冬季流感周期源於濕度和溫度巨大且一致的變化。而在熱帶，流感同樣歸因於氣候，但是溫度和濕度的季節性波動很小以致於「流感季」不會在輿論中出現。

「這項工作是一個偉大的分析」，Jeffrey Shaman這樣說道，他是哥倫比亞大學的傳染病氣候學家。但是Shaman警告說，這個團隊提出的機制僅僅是氣候影響流感的方式之一，這還需要更深入的研究測試。同時，他也認為改變室內環境作為一種控制疾病傳播的方式還具有未開發的潛力——但是即使能夠通過改變環境使其更不利於流感病毒的傳播，這也可能為親水細菌和黴菌創造理想的棲息地。「天下沒有免費的午餐」，他這樣說道。

也有些人對這些分析不以為然，英國萊斯特NHS信託大學醫院的臨床病毒學家Julian Tang提到，研究中使用的濕度和溫度數據來自室外天氣監測站，而據信，大多數流感傳播發生在室內。「如果你不使用正確的數據，」Tang說道，「不論你發展和應用了怎樣的模型，不論你如何創新，得到的更可能是錯誤的結論。」

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