Normaal gesproken wordt de zogenaamde ‘percolatietheorie’ gebruikt om de beweging van een vloeistof door een poreus materiaal te beschrijven. Een goed voorbeeld van percolatie is wanneer heet water door gemalen koffie wordt geperst in een espressoapparaat of koffiepad; het water verspreidt zich op een voorspelbare manier tussen de koffiedeeltjes en neemt daarbij de smaak op. Stephen Davis en collega’s van de faculteit Diergeneeskunde van de Universiteit Utrecht tonen in hun artikel in Nature van 31 juli aan, dat de pest zich binnen de populatie van gerbils (woestijnratten) in Centraal-Azië op vergelijkbare wijze verspreidt.   Pestbacteriën ‘percoleren’ door het landschap via vlooien die overspringen van de ene gerbilfamilie op de andere, van holenstelsel naar holenstelsel. Het is de eerste keer dat de percolatietheorie gebruikt is om accuraat de dynamiek van een infectieziekte te voorspellen. De ontdekking kan helpen te begrijpen hoe uitbraken van infectieziektes bij andere populaties verlopen. Bijvoorbeeld epidemische virusinfecties bij Afrikaanse leeuwen of de besmetting van dassen met koeien-TBC (bovine tuberculosis).

Verspreiding van infectie voorspelbaar
Net zoals bij het zetten van een goede espresso, zijn er condities waaronder de pest via vlooien op gerbils kan percoleren. In het geval van espresso werkt het apparaat bijvoorbeeld niet als de gemalen koffie te hard is aangeduwd. Het water kan er dan niet in doordringen en het neemt geen smaak op. In het geval van de pest moeten er genoeg gerbilfamilies zijn om de vlooien te kunnen laten overspringen van het ene op het andere holenstelsel. Is dat niet het geval, dan stopt de verspreiding van de infectie. Door het gebruik van de percolatietheorie kan Davis vanaf de eerste besmetting van een familiegroep gerbils voorspellen hoe groot de uitbraak uiteindelijk zal worden. Het onderzoek heeft ook de zogenaamde ‘abundance threshold’ vastgesteld; de verspreidingsdrempel die overschreden moet worden om percolatie te laten plaatsvinden. In dit geval het percentage van de vele beschikbare holenstelsels die door gerbils wordt bevolkt.

Russische pestarchieven geven inzicht
In Kazachstan en op andere plekken in Centraal-Azië, circuleert de pestbacterie Yersinia pestis (oorzaak van de gevreesde builenpest bij mensen) nog steeds onder groepen gerbils en andere kleine zoogdieren. Strenge controleprogramma’s, ontwikkeld door Sovjetgeleerden aan het eind van de Tweede Wereldoorlog, lijken het aantal besmettingen van mensen succesvol te hebben ingeperkt. Deze programma’s hebben ook een enorme hoeveelheid onderzoeksresultaten gegenereerd, de zogenaamde ‘pestarchieven’, die de dynamiek van pestinfectie onder wilde dieren tonen. De data voor het onderzoek van Davis zijn afkomstig van een van de infectiehaarden in de woestijn van Kazachstan, waar de grote gerbils een rol spelen in het verspreiden van de pestbacterie. Een opmerkelijke eigenschap van deze gerbilsoort is dat hun uitgebreide holenstelsels aan de oppervlakte grote, droge zandcirkels veroorzaken, vaak zo’n 30 meter in doorsnede, die zelfs op satellietfoto’s via bijvoorbeeld Google Earth goed te zien zijn. De enorme grootte van de gebieden waarover deze holenstelsels praktisch aaneengesloten te vinden zijn, contrasteert sterk met de relatief korte afstand van zo’n 200 meter die een met pestbacterie besmette vlo kan afleggen. Het is duidelijk dat de mate van contact tussen de gerbilkolonies de sleutel is voor de pestverspreiding.

Bron: UU