天空中众多的卫星可以让地面上的人研究星体、相互侦察、预报天气、从汽车中就能打电话联系,甚至能让人们观看到更多的体育乃至肥皂剧等节目。如今,部分科学家正在考虑卫星的另一个诱人的用途:预测可怕的传染病可能在何时何地爆发。

这个主意看似荒诞,却是有依据的:引发疾病的微生物(或称细菌)或者受过感染的昆虫以及能把细菌传染给人和动物的其它生物的活动环境一般来说是可以识别出来的。这就是所谓的地形传染病学。根据这一理论,研究人员就可以根据地形特征来判断某地区最有可能爆发流行何种传染病。

实际上,有些研究人员已经开始了这方面的工作。他们利用卫星和飞机拍摄的高分辨率图像、反射光的波长、海洋温度以及其它数据来对各地进行疾病预报,耶鲁大学医学院的科学家德兰迪目前正在利用这种远程传感技术在纽约州地区进行莱姆病的预报研究。他喜形于色地说:“卫星高高在天上,毫不显眼的细菌在地上,可是,我们能把两者联系起来,真是让人叹为观止。”

十几年以来,美国航空航天局(NASA)一直在鼓励利用远程传感技术预报传染病。比如,从1985年到1995年,NASA就利用美国加州肥沃的稻田和墨西哥某些村落的卫星图像来识别引发疟疾的蚊子喜居的地形特点。研究人员在墨西哥发现,村落附近的湿地和无人管理的草地多有大量蚊子聚集。在一次测试中,利用这种地上特征推算出的公式对墨西哥蚊子盘踞村落的识别率为79%。几年前,NASA专门成了“太空相关技术卫生应用中心(CHAART)”。

最近,莱姆病在美国引起了有关部门的注意,扁虱(常寄生于鹿身上)在被疏螺旋体Burgdorferi感染的小哺乳动物身上进食以后,就会把这种细菌传染给它们咬过的人。所以,CHAART近来展开的工作之一就是要预报莱姆病。

德兰迪认为,虽然在教育人们如何避免扁虱滋生地区方面下了很大努力,总不如为最有可能受该细菌感染的人群直接提供信息节省资金而且效果好。在过去的几年里,德兰迪和他的同事一直在探索利用卫星图像对某些特定地区预报莱姆病的技术。

在最初的研究中,他们分析了纽约州威斯特柴施特县的植被形式。该县有大量记录证明,该地区的狗多携带疏螺旋体B.抗体。研究发现,与森林相邻的居民区以及内有大量遮阴、装饰性树木的居民区最有可能受感染。森林是鹿的天然居所,而居民庭院附近的树木常常引得鹿偷偷溜进来觅食,这样,扁虱也就随之而来了。德兰迪认为,有树荫遮挡的潮湿之地很有利于扁虱的繁衍。在最近的研究工作中,研究人员发现该县扁虱盛行和350个特点有关。借助于CHAAAT,研究人员将这些数据和卫星提供的地形特点联系起来,推算出了在该县预报莱姆病的公式。这一研究结果已被《美国热带病和卫生杂志》承认并予以刊登。

德兰迪说 :“只要你告诉我这个县任何一个人的名字,我就可以通过数字电话号码簿和数字地图查处这个人的具体住址。然后,查一查他住的地方卫星提供图像所显示的植被覆盖率和湿度,把这一组数据输入图形和公式当中,我就可以告诉你这个人患病的可能性是高还是低,准确率为70%。”

他还说,开发莱姆病疫苗的公司已经表示出对他们研究成果的兴趣。

现代卫星技术非常发达,甚至可以监视海洋中的细菌。5月份,美国微生物协会在迈阿密海滩召开了会议。会议上,马里兰大学生物技术研究所的寇威尔讨论了利用远程传感技术监视霍乱的可能性。

霍乱的危害很大。如果弧菌霍乱病毒感染肠道并分泌毒素,人就会发病。表现症状为高烧、寒战、器官功能丧失,死亡率很高。给患者补充流失的水分和电解质一般可以阻止病情恶化。

一般来说,霍乱的流行地区是印度、孟加拉及其附近的国家。但奇怪的是,自从1817年以来,霍乱有7次横扫全球。最近的全球性流行是由一种危害性稍微小一点的弧菌霍乱病毒引起的,始于1961年,至今还在流行。

科研人员在1985年了解到,霍乱一般多在饮用不洁水的人群中爆发。在过去的10年里,寇威尔及其同事研究发现,弧菌霍乱一般自然附着于浮游植物为食的挠足动物上。温暖的水源使浮游植物繁盛,必然会相应地使挠足动物和弧菌霍乱数量大增。科研人员认为,有几次霍乱爆发和天气变化使海洋水温升高有关。比如,1991年在南美洲爆发的霍乱,恰好当时太平洋水温很高。

在孟加拉,霍乱每年春天爆发,秋天消失。寇威尔等人在CHAART的帮助下,设法把卫星数据同这一疫情联系起来。科学家利用这种方法研究1992年到1995年的数据时发现,孟加拉霍乱爆发的次数通常是和孟加拉湾水温升降迟滞(一周或更长时间)一致的。只有1993年是个例外。当年,孟加拉霍乱发病次数一反常态得少。卫星数据显示,当年海洋的水位也很低。看来,海水水位的高度决定着被弧菌霍乱污染的海水上溯孟加拉湾支流的范围。所以,很明显,当年霍乱疫情问题不大,是由于当时海洋水位较低。

现在 · 科研人员仍在探索海洋的其它特征(如浑浊程度)同霍乱的关系。同时,他们也在观察着浮游植物的盛衰情况。1997年美国发射的某颗太空探测器将可以轻而易举地监视浮游植物的生长。

寇威尔说,远程传感技术可以为科研人员提出早期预报,知道何时何地将爆发霍乱。这样,当地的居民就可以对饮用水进行更加严格的处理。

CHAART辅助的另外一个项目是预防黑热病。现在,黑热病威胁着巴西的主要城市以及诸如印度、苏丹等国家。如果不治疗,黑热病会置人死地。这种病是由白蛉咬人后传染的。

哈佛大学公共卫生学院的马圭尔说:“大约在10年前,黑热病开始在城市中心爆发,其潜在威胁是很大的。”

如果能在早期诊断出来,黑热病是可以治愈的。只是,治疗(每天注射)时间要持续一两个月,对发展中国家的人来说花费比较大,而且常有显著的副作用。所以,有关官员对早期预防非常关心。

科研人员知道白蛉喜欢阴暗的环境,但是却不十分清楚黑热病对什么环境的城市人口最有威胁。于是,他们把地球资源探测卫星拍下的巴西特雷西纳的图像同城市中感染的狗以及发病人口分别进行了比较。他们怀疑,某些种类植被、土壤的湿度以及居民区的位置和感染黑热病有密切的关系。如果这种怀疑站得住脚的话,那么,处在这样环境中的城市居民区就应当格外注意。

对黑热病的研究目前还处于初步阶段,所以多数结论都是很抽象的。马圭尔说,树木覆盖率高的地区以及房屋密度低或中高的地方,人的患病率以及狗的感染率最高。

借助于卫星图像的帮助,科研人员从新的角度开始了黑热病传播方式的研究。原来,卫生官员一般认为狗是传播黑热病寄生虫的主要祸首。但是,巴西花大量人力物力消灭感染的狗,却依然没能阻止黑热病的蔓延。

马圭尔及其同事在分析卫星图像和黑热病的空间分布情况时发现,疫情主要集中在有“绿色走廊”(植被)同森林相连的城区。所以,马圭尔怀疑祸首不是狗,而是狐狸。身带寄生虫的狐狸经由“绿色走廊”进入市区,把黑热病带给市民。他打正计划在巴西城市的郊区捕捉狐狸,看看它们身上到底有没有携带寄生虫。马圭尔感叹说,“没有卫星图像,就不会有这样的研究。”

当然,并不是所有的远程传感研究都需要卫星相助。最近,美国准备消灭非法乱扔废弃轮胎就是一例。

废弃轮胎常是蚊子的栖息地。其中有些蚊子可以传染黄热病、脑炎等疾病,现在,美国对处理轮胎出台了新的法律和税法,清理胡乱堆放的废弃轮胎也就成了当务之急。但是,堆放废弃轮胎的地点很难查找。好在最近肯塔基大学的科学家发现,配备成像设备的飞机低空飞行时,可以识别出废弃轮胎反射出的特有的波长,从而为解决查找废弃轮胎的堆放地点提供了方便。这种方法的效率非常高,树叶落光以后,可以发现只有10只轮胎的小堆堆。现在,利用飞机寻找废弃轮胎的堆放地点可谓万事俱备,只需政府选用这种方法了。

尽管科研人员对远程传感技术深信不疑,但美国官方却是迟迟未采纳。这一是卫生部门资金所限,二是生怕出现新问题或是干脆就是懒惰成性,不愿多事。但总有一天,高科技的魅力会促使政府采取行动的、近几年,官方对这种高科技的兴趣还是很大的。

美国航空航天局倒是一贯支持传染病学家对远程传感技术的探索研究。今年,CHAART将培训10名来自发展中国家的科研人员,使之掌握远程传感技术并在学成后回国应用于传染病的预防预报。

当然,马圭尔等科学家承认,利用高科技术预报传染病的技术还远未成熟,而且属于交叉学科,是否有应用价值,还有待进一步探索。正像马圭尔所说:“问题的焦点是,这项技术是否有用。老实说,我们还在寻找答案。但我们希望它有用。”

[Science News,1997年8月2日]