发表于《细胞与感染微生物学前沿》杂志的一项研究对基孔肯雅病毒当前和未来的潜在传播区域进行了建模。作者利用物种分布集合模型来估算当前和未来哪些气候条件和蚊媒分布可能支持病毒传播。
该研究的主要发现是:目前,基孔肯雅病毒传播的潜在风险区域覆盖了全球21.26%的陆地面积,影响139个国家和地区。风险最高的区域目前集中在热带和亚热带地区——南美洲、非洲、南亚和东南亚、加勒比海地区以及大洋洲部分地区。
然而,气候变化可能会改变风险的地理分布。模型显示,传播区域可能向温带地区扩展:到21世纪末,北美东北部、中欧北部和东亚地区可能成为更重要的监测区域。与此同时,在一些热带地区,由于热应激会降低蚊子生存环境的适宜性,极端升温期间风险可能不增反减。
需要明确的是:这并非对具体病例数的预测,也并非断言所列国家必然会爆发疫情。该研究评估了这些地区病毒传播的生态适宜性:气候是否适宜,环境条件是否有利于埃及伊蚊和白纹伊蚊的生存,以及这些条件是否与已知的病毒数据相符。
| 关键点 | 这项研究表明 |
|---|---|
| 疾病 | 基孔肯雅热 |
| 病原 | 基孔肯雅病毒 |
| 主要承运商 | 埃及伊蚊和白纹伊蚊 |
| 研究类型 | 模拟全球传播风险 |
| 方法 | 物种分布的分层集成模型 |
| 当前潜在风险区 | 占世界陆地面积的21.26% |
| 面临风险的国家和地区数量 | 139 |
| 未来预测期 | 2021-2100 |
| DOI | 10.3389/fcimb.2026.1808175 |
为什么基孔肯雅病毒对公共卫生如此重要?
基孔肯雅热是一种由伊蚊属蚊子传播的病毒感染。文章指出,埃及伊蚊和白纹伊蚊是该病毒最常见的传播媒介。该疾病的名称源于马孔德语,指的是患者因严重关节疼痛而呈现出的特征性弓背姿势。
急性期典型症状包括发热、皮疹、肌肉疼痛和严重的关节疼痛。部分患者的病情不会迅速缓解,可能会发展为慢性期,表现为持续性关节疼痛和其他肌肉骨骼症状。
就全球风险而言,传播媒介白纹伊蚊尤为重要。与埃及伊蚊不同,白纹伊蚊能耐受更广泛的温度范围,并能在温带地区定居。正因如此,基孔肯雅病毒才能传播到传统热带地区以外,对亚洲、欧洲和美洲构成威胁。
文章作者强调,气候变化会改变病媒的生态位。如果蚊子获得了在新地区生存和繁殖的能力,就可能为病毒传播创造条件。然而,实际的疫情爆发不仅仅取决于气候:病毒的引入、人口密度、城市环境、蚊虫控制、医疗准备以及人群免疫力等都是重要因素。
| 基孔肯雅热疫情的特殊之处是什么? | 解释 |
|---|---|
| 严重的关节疼痛 | 可能会大幅减少日常活动 |
| 可能进入慢性期 | 有些患者的症状会持续到急性期之后。 |
| 通过伊蚊传播 | 这些蚊子已经在世界各地广泛分布。 |
| 气候敏感性 | 温度和降水会影响环境对病媒生物的适宜性。 |
| 新区域的风险 | 温带国家的人口可能缺乏免疫力。 |
| 早期监管的必要性 | 新发现的风险区域需要进行蚊虫监测和诊断。 |
模拟是如何进行的
研究人员使用了全球生物多样性信息机构(GBIF)提供的2015年至2025年埃及伊蚊和白纹伊蚊的记录数据,以及HealthMap提供的2010年至2022年基孔肯雅病毒病例数据。经过数据清洗和空间稀疏化处理后,模型包含了1324条埃及伊蚊记录、1948条白纹伊蚊记录和1700条基孔肯雅病毒记录。
气候数据包括19个生物气候变量和海拔高度。为了进行未来预测,作者使用了16种气候情景组合:四种社会经济发展轨迹(SSP126、SSP245、SSP370和SSP585)乘以四种全球气候模型。这使得他们能够评估的不仅仅是单一的“未来趋势线”,而是一系列直至2100年的可能气候情景。
该研究的方法论特点是采用了层级式方法。首先,科学家们构建了两种蚊媒的潜在分布模型,然后利用环境对这些蚊子的适宜性作为生物学预测指标,评估基孔肯雅病毒的传播风险。这种方法反映了现实世界中的一个重要环节:气候影响蚊子,而蚊子又限制了病毒传播的可能性。
为了提高可靠性,作者应用了11种建模算法并构建了集成模型。采用误差曲线下面积和真实技能统计量评估模型性能。结果表明,集成模型具有较高的预测能力:埃及伊蚊的曲线下面积为0.949,白纹伊蚊为0.934,基孔肯雅病毒为0.909。
| 方法论要素 | 使用了什么? |
|---|---|
| 埃及伊蚊数据 | 原始记录15600张,清洗后1324张 |
| 白纹伊蚊的数据 | 原始记录42170张,清洗后1948张 |
| 基孔肯雅病毒数据 | 原始记录13524张,清洗后1700张 |
| 气候变量 | 19 生物气候因素和海拔 |
| 未来情景 | 16 种 SSP 和气候模型组合 |
| 算法 | 11种不同的型号 |
| 最后的方法 | 基于模型质量权重的集成建模 |
目前对风险区域了解多少?
根据集成模型计算,埃及伊蚊目前在全球陆地表面约9.69%的范围内拥有潜在适宜的栖息地。最适宜该蚊媒生存的区域集中在南美洲中部、北美洲加勒比海地区和非洲东南部沿海地区。
对于白纹伊蚊而言,其潜在适宜区域更为广阔,约占全球陆地面积的13.90%。高度适宜区域包括美国东南部、南美洲东南部和亚洲东南部沿海地区。中等和低适宜区域还延伸至地中海沿岸、几内亚湾沿岸、非洲东南部和大洋洲东部。
模型估计,基孔肯雅病毒的潜在传播区域占全球陆地面积的21.26%。高风险地区包括北美洲加勒比海沿岸、南美洲东部、非洲几内亚湾沿岸以及南亚和东南亚沿海地区。
从洲际层面来看,基孔肯雅病毒风险最高的地区是南美洲,占比83.41%,其次是非洲(42.67%)、大洋洲(41.77%)、亚洲(30.69%)、北美洲(13.60%)和欧洲(6.62%)。作者列举的高风险国家和地区包括:赤道几内亚、科特迪瓦、加纳、马达加斯加、利比里亚、菲律宾、斯里兰卡、柬埔寨、孟加拉国、泰国、牙买加、尼加拉瓜、伯利兹、波多黎各、古巴、圭亚那、苏里南、巴拉圭、巴西和厄瓜多尔。
| 指标 | 当前模型评估 |
|---|---|
| 埃及伊蚊潜在区域 | 占世界陆地面积的9.69% |
| 白纹伊蚊的潜在分布区域 | 占世界陆地面积的13.90% |
| 基孔肯雅病毒潜在传播区域 | 占世界陆地面积的21.26% |
| 面临传播风险的国家和地区数量 | 139 |
| 风险最高的洲 | 南美洲 |
| 欧洲的风险分担 | 6.62% |
| 北美风险分担 | 13.60% |
气候变化如何改变风险地图
未来的预测结果呈现出差异性:最终结果取决于所选的气候情景和全球气候模型。在气候敏感性较高的模型中,病毒传播风险往往增加;而在敏感性较低的模型中,许多情景显示风险有所下降。这意味着不确定性并非技术细节,而是气候问题本身固有的属性。
总体空间信号如下:在某些情况下,欧洲和北美潜在风险区域可能扩大,而非洲和大洋洲适宜区域可能缩小。作者特别指出,美国东北部和加拿大东南部、智利和阿根廷、中北欧、中国、日本和朝鲜的潜在风险区域可能显著扩大。
乍一看,气候变暖反而可能降低某些地区的蚊媒风险,这似乎有些奇怪。然而,蚊子是有耐热极限的。文章探讨了当蚊子生理温度长期超过其耐受上限时,蚊媒种群数量会下降。文章指出,埃及伊蚊和白纹伊蚊的耐受上限分别约为35°C和32°C。因此,在一些热带地区,极端升温可能会加剧蚊媒的生存困境。
萨赫勒地区的动态变化尤其引人注目。模型描述了一种“先扩张后收缩”的轨迹:初期温和的升温或许能暂时改善当前风险区边缘的状况,但到本世纪末,随着升温加剧,这些区域可能会超出蚊虫生存的最佳范围。
| 地区 | 未来可能的发展趋势 |
|---|---|
| 北美东北部 | 扩大潜在风险 |
| 中北欧 | 扩大潜在风险 |
| 东亚 | 扩大潜在风险 |
| 欧洲地中海沿岸 | 一些预测表明可能会出现下滑 |
| 澳大利亚北部 | 在某些情况下可能会减少 |
| 萨赫勒 | 早期扩张,随后在强升温期间收缩 |
| 热带风险核心 | 在某些情况下,媒介昆虫可能会出现热应激反应。 |
蚊子为何扮演了决定性角色
该研究最重要的发现之一是,病毒传播风险很大程度上取决于传播媒介。白纹伊蚊的环境适宜性可以解释基孔肯雅病毒分布的72.47%,而埃及伊蚊的环境适宜性则可以解释另外11.92%。这两种传播媒介合计解释了该模型对病毒传播解释力的约84%。
这意味着气候不仅直接影响风险,还会通过媒介间接影响风险。如果某个地区适宜白纹伊蚊或埃及伊蚊生存,那么病毒的引入就为当地传播创造了潜在的生态基础。如果蚊子无法持续生存,即使病毒是由旅行者带入的,传播风险也会受到限制。
对于埃及伊蚊而言,关键变量是等温性、温度季节性和海拔高度。对于白纹伊蚊而言,等温性、最湿润月份的降水量和最干燥季度的平均温度则至关重要。这表明,即使是亲缘关系很近的蚊媒,对气候的响应也存在差异。
白纹伊蚊值得特别关注,因为它能耐受更广泛的气候条件,并在病毒风险向温带地区传播的过程中发挥着重要作用。模型显示,环境对该媒介的适宜性是病毒传播的最大影响因素,因此,对于此前未将基孔肯雅热列为优先威胁的国家而言,监测白纹伊蚊尤为重要。
| 因素 | 对模型的贡献 |
|---|---|
| 白纹伊蚊的环境适宜性 | 72.47% |
| 埃及伊蚊的环境适宜性 | 11.92% |
| 最潮湿季度的平均气温 | 9.89% |
| 温度季节性 | 1.89% |
| 降水的季节性 | 1.48% |
| 高度 | 0.75% |
| 两个载体的共同贡献 | 约84% |
这对欧洲、北美和东亚意味着什么?
作者特别强调温带地区是新的关注重点。根据他们的预测,到2040年,中北欧、美国东北部和东亚可能成为优先监测区域。这是因为气候变暖可能会削弱此前低温对蚊媒的限制作用。
此外,欧洲和北美东部的气候模型之间的不确定性尤其高。这合乎逻辑:这些地区处于生态适宜性的边缘,即使冬季气温预测的微小差异也可能改变关于白纹伊蚊能否越冬并定居的结论。
对于医疗卫生系统而言,关键不在于恐慌,而在于准备。如果某个地区可能易受某种病媒传播的影响,就必须提前制定昆虫学监测、临床医生培训、实验室诊断、基因组病毒监测和蚊虫控制方案。作者明确建议,中等风险国家应在2040年前加强此类措施。
另一个问题是民众免疫力低下。在基孔肯雅热此前几乎未曾出现的地区,民众缺乏广泛的自然免疫力。当以下三个条件同时出现时,大规模疫情爆发的风险就会增加:存在病毒携带者、病毒输入以及公共卫生准备不足。
| 地区 | 为什么这很重要? |
|---|---|
| 中北欧 | 生态适宜性可能扩大 |
| 英国和德国 | 作者提供了早期监测区域的实例。 |
| 美国东北部 | 潜在风险扩大区域 |
| 加拿大东南部 | 被列为潜在扩张领域之一 |
| 中国和日本 | 东亚被列为未来重点关注区域。 |
| 北朝鲜 | 已列入可能扩张的地区名单 |
| 温带地区总体而言 | 可能由于免疫力低下而易受伤害 |
研究的局限性
第一个局限性与数据源有关。作者承认,蚊子和病毒的记录可能不均衡:全球生物多样性信息机构(GBIF)对欧洲和北美地区的覆盖更为全面,而HealthMap可能低估了非洲和东南亚地区的数据。空间数据清理可以减少这种偏差,但无法完全消除。
第二个局限性在于模型的两阶段结构。首先,预测环境对蚊子的适宜性,然后将这些预测结果作为病毒的输入。作者采用了集成方法来减少误差累积,但无法完全消除不确定性从第一阶段到第二阶段的传递。
第三个局限性在于假设病毒、媒介和气候之间存在稳定的关系。在现实世界中,病毒会进化,突变会改变其对不同蚊种的适应性。文章明确指出,该模型并未包含此类不可预测的生态进化过程。
第四个局限性在于对生物气候因素的过分强调。该模型并未充分纳入人为因素,例如城市化、人口增长、人口流动性、供水水质、储水、卫生设施以及医疗卫生系统控制病媒的能力。因此,与其将结果视为对未来疾病发病率的现成预测,不如将其理解为经过气候和生态验证的潜在风险图。
| 局限性 | 为什么这很重要? |
|---|---|
| 初始数据的不均匀性 | 某些地区的代表性可能更好,某些地区的代表性可能更差。 |
| 可能低估了非洲和东南亚 | HealthMap 数据可能无法反映所有实际事件。 |
| 两阶段模型 | 蚊子预测误差可能影响病毒预测 |
| 病毒的未知演变 | 变异会改变病毒的传播能力。 |
| 城市化进程尚未得到全面统计。 | 城市环境对伊蚊有很强的影响。 |
| 目前尚无法预测病例数量。 | 该模型显示的是环境的适宜性,而不是未来疾病的发生率。 |
主要结论
研究表明,气候变化可能并非简单地“增加”基孔肯雅热的风险,而是重新分布这种风险。在某些地区,尤其是在温带地区,环境条件可能更适宜病毒传播。而在另一些地区,尤其是在极端升温期间的某些热带地区,由于气温超出蚊子的生理温度极限,蚊子生存环境的适宜性可能会降低。
这项工作中最具实际意义的部分是确定未来的早期监测区域。北欧中部、北美东北部和东亚地区被确定为到2040年应加强伊蚊监测、实验室准备、医生培训和病媒控制项目的地区。
然而,这篇文章并未证明所有这些地区都必然会发生大规模疫情。真正的传播需要病毒输入、足够的媒介密度、适宜的城市和社会条件以及蚊虫控制不力等因素。因此,主要结论并非恐慌,而是管控:需要绘制风险地图以便提前规划预防措施,而不是在疫情爆发后才被动应对。
新闻来源:张倩倩、张凌、马雨昌、姜子怡、司宇和、张天行、金彬彬、陶芳芳、吴杨、徐晔。使用集合物种分布模型预测气候变化下基孔肯雅病毒的全球风险。细胞和感染微生物学前沿,2026;16。 DOI:10.3389/fcimb.2026.1808175。

