Wie sich Krankheitserreger ausbreiten

Krankheitserreger haben heutzutage leichtes Spiel. Schon zu Zeiten, als Menschen nur zu Fuß und auf dem Pferd unterwegs waren, schafften es beispielsweise die Pestbakterien, sich über ganz Europa auszubreiten. Jetzt, mit Flugzeugen, die innerhalb eines Tages das andere Ende der Erde erreichen, können sich Keime noch viel einfacher und schneller ausbreiten.

Bis jetzt ist die Ebola-Epidemie auf Westafrika beschränkt. Aber das Virus hat von Guinea aus bereits die Nachbarländer erreicht. Sierra Leona, Liberia, Nigeria und jetzt auch Senegal sind betroffen - die Situation hat sich innerhalb einiger Monate immens verschlimmert.

Erreger kartieren

Mit Software wie Google Maps kann so gut wie jeder Landkarten erstellen, in der alle Ebolafälle zu einem bestimmten Zeitpunkt verzeichnet sind. Die zeitliche Abfolge zeigt, wie sich das Virus ausbreitet.

Auch Profis benutzen solche Werkzeuge: Healthmap, ein Team von Forschern, Epidemiologen und Software-Entwicklern zum Beispiel. Ihre interaktive Ebolakarte mit klickbarer Zeitachse zeigt anschaulich, wie sich die Epidemie von Guinea aus ausgebreitet hat.

Allerdings: ein Blick auf die Vergangenheit sagt nicht die Zukunft voraus.

Viren reisen per Flugzeug

Um zu verstehen, wie sich Krankheitserreger über den Rest der Welt ausbreiten können, müssen Forscher die Flughäfen und deren Flugverbindungen unter die Lupe nehmen. Denn sie entscheiden darüber, wie schnell ein Keim wandern kann. Für ein Virus in London, kann New York sehr viel näher und leichter zu erreichen sein als ein abgelegenes Dorf in Schottland - einfach aufgrund der guten Flugverbindung.

Dirk Brockmann von der Humboldt-Universität Berlin und Dirk Helbing von der ETH Zürich haben ein Rechenmodell entwickelt, das berechnet, wie sich ein Keim geographisch ausbreitet und welche Stadt es vermutlich zuerst erreichen wird.

Die beiden Forscher haben bereits die Ausbreitung der Schweinegrippe H1N1, des EHEC-Keims und des SARS-Virus simuliert. Jetzt haben sie ihre Simulation für den Ebola-Ausbruch in Westafrika angepasst.

Das Reiseverhalten der Menschen sei der Schlüssel, um die Muster zu verstehen, mit denen sich ein Erreger verbreitet, sagt Brockmann, der auch für die Weltgesundheitsorganisation arbeitet, im DW-Interview. Die Biologie des Erregers spiele hier kaum eine Rolle. Sie beeinflusse lediglich die Geschwindigkeit: "Sind die Fallzahlen hoch, erkranken also viele Leute, kann sich eine Krankheit natürlich schneller ausbreiten."

Ebola würde Paris und London am ehesten erreichen

Die Simulation der Forscher besteht aus einem Netzwerk von Flughäfen. Sie gibt für jeden Flughafen an, wie hoch die relative Wahrscheinlichkeit ist, mit der Ebola eine Stadt erreicht - immer im Vergleich zu anderen Städten.

Startet man vom Flughafen Conakry in Guinea, hat Paris das höchste Risiko, Einfallstor für Ebola zu werden: "seine relative Import-Wahrscheinlichkeit" beträgt 8 Prozent. Von Freetown in Sierra Leone gesehen, sind die beiden Londoner Flughäfen Gatwick und Heathrow viel gefährdeter, mit einer Gesamtwahrscheinlichkeit von 8,5 Prozent, gefolgt von Brüssel.

"Im Netzwerk bilden sich auch historische Faktoren ab, man könnte es koloniale 'Fingerabdrücke' nennen", sagte Brockmann der Tageszeitung "Die Welt". "Einige europäische Länder haben auch heute noch einen starken Flugverkehr zu ihren ehemaligen Kolonien, Frankreich etwa zu Guinea." Deutschland mit seinem größten internationalen Flughafen Frankfurt hat ein geringeres Risiko als England und Frankreich. Am allerwahrscheinlichsten erreicht das Ebola-Virus zunächst andere Länder in Afrika, Ghana zum Beispiel.

Aber Brockmann betont, dass es sich hier nur um relative Wahrscheinlichkeiten handelt. Zwar kann das Modell sagen, dass Frankreich ein höheres Risiko hat, Ebola zu importieren als Deutschland, "aber wir können bisher nicht sagen, wie groß die absolute Wahrscheinlichkeit ist, dass beispielsweise England innerhalb der nächsten drei Wochen einen Ebola-Fall importiert." Und er fügt hinzu: "Da sind wir dran."

Symptome googeln

Andere Forscher haben sogar versucht, den Ausbruch einer Epidemie vorherzusagen - einige mit ungewöhnlichen Maßnahmen.

Die Internetfirma Google etwa hat vor einigen Jahren verkündet, sie könne vorhersagen, wo eine Grippewelle startet. Ihre Software Grippe-Trends analysiert Suchbegriffe und verbindet sie mit IP-Adressen, die ihnen sagen, wo ein bestimmter Begriff besonders häufig gegoogelt wird. Die Idee dahinter: Kurz bevor eine Grippewelle ausbricht, suchen Menschen an diesem Ort besonders häufig nach Suchbegriffen wie "Grippe" und "Symptome".

Auf der Webseite kann jeder das Gripperisiko in seiner Gegend abfragen, sozusagen in Echtzeit. Inzwischen hat das Unternehmen eine ähnliche Software für Dengue-Fieber entwickelt.

Allerdings: Einem Bericht in dem Fachjournal "Science" zufolge, versagt Googles sogenannte Big-Data-Technik, wenn es darum geht, realistische Vorhersagen zu treffen. So habe "Grippe-Trends" die Grippe-Epidemie von 2009 komplett verpasst. Nach einem Software-Update schieße die Vorhersage nun ständig übers Ziel hinaus, schreiben die Forscher in Science: "Grippe-Trends sagte mehr als doppelt so viele Arztbesuche aufgrund grippeähnlicher Krankheiten voraus wie das Center for Disease Control and Prevention", also die US-amerikanische Gesundheitsbehörde. Dessen Prognose stützt sich auf Laboruntersuchungen.

Menschliches Verhalten einbeziehen

"Unsere Computersimulationen sind schon sehr gut", sagt Brockmann, "aber ein Faktor fehlt darin noch: eine Feedback-Schleife".

Menschen ändern ihr Verhalten oft, wenn ihnen Gefahr droht. Wenn die Medien über eine Epidemie berichten, sagen sie ihre Reise beispielsweise oft ab und bleiben zu Hause.

"Das möchten wir in Zukunft noch einrechnen", sagt Brockmann. Dann werden Vorhersagen in Zukunft vielleicht viel realistischer.