In den letzten Monaten wurde das Leben durch Covid stark beeinträchtigt. Die Pandemie hat die vorherigen Probleme, die australischen Waldbrände und das Aufkommen der Desinformation, aus den Nachrichten und aus den Köpfen der Menschen gewischt. Für den Netzwerkwissenschaftler gibt es jedoch eine wichtige Parallele: Alle diese Phänomene können als Ausbreitungsprozesse in Netzwerken verstanden werden.
Viele der Probleme, mit denen wir konfrontiert sind, sind Symptome der immer komplexer werdenden und vernetzten Welt, in der wir leben. In jedem komplexen System gibt es jedoch einfache Wahrheiten, die entdeckt werden können. Betrachten wir die Epidemie: Am Anfang steckte eine infizierte Person in Deutschland im Durchschnitt drei andere an. Die Infektion breitet sich also exponentiell aus. Um dieses exponentielle Wachstum in einen exponentiellen Rückgang zu verwandeln, müssen wir also die Anzahl der Chancen, die wir der Krankheit geben, sich auszubreiten, um den Faktor drei verringern.
Wie das Virus sich verbreitet
Wenn sich zwei von uns treffen und wir noch nicht wissen, wer infiziert ist, dann geben wir dem Virus zwei Chancen, sich zu verbreiten: Du könntest mich infizieren oder ich könnte dich infizieren. Wenn wir uns zu dritt treffen, dann hat jeder von uns eine Chance, die anderen beiden zu infizieren, was insgesamt 6 Chancen ergibt. Ein Treffen zwischen drei Personen ist also dreimal so schlimm wie ein Treffen zwischen zwei Personen. Für Gruppen der Größe N ist die Anzahl der Chancen, die wir dem Virus geben, sich zu verbreiten, N(N-1), was zu einem quadratischen Anstieg führt, bis schließlich eine Sättigung eintritt und es für große Versammlungen linear wird. Das bedeutet, dass eine Party mit 20 Gästen 380 Chancen für die Verbreitung des Virus bietet.
Der quadratische Anstieg der Anzahl der Übertragungschancen mit zunehmender Gruppengröße erklärt, warum Superspreading-Ereignisse auftreten können. Es zeigt auch, dass wir allein durch das Vermeiden von großen Zusammenkünften einen wichtigen Beitrag zur Bekämpfung der Pandemie leisten können.
“Allein durch das Vermeiden großer Versammlungen können wir einen wichtigen Beitrag zum Kampf gegen die Pandemie leisten.”
Thilo Gross
Die Wahrscheinlichkeit einer zweiten Welle
Die Frage, die jetzt alle zu beschäftigen scheint, ist, ob wir eine zweite Welle von Covid erleben werden. Mit einfacher Mathematik kann man leicht verstehen, dass, wenn wir alle Bemühungen zur Eindämmung stoppen, wir zu einer exponentiellen Ausbreitung zurückkehren und eine große zweite Welle erleben werden. Wenn wir dagegen weiterhin stark reagieren, wird die Epidemie weiter zurückgehen. Wahrscheinlicher ist, dass wir ein Szenario erleben werden, das zwischen diesen Extremen liegt. Wie genau es ausfallen wird, hängt von politischen Entscheidungen ab, die von einer kleinen Anzahl von Menschen getroffen werden, und ist daher schwer vorherzusagen.
Umweltveränderungen und zukünftige Pandemien
Vielleicht ist die Frage nach einer zweiten Welle sogar die falsche Frage. Im Laufe der Geschichte haben die Menschen als Reaktion auf Veränderungen in der Umwelt neue Infektionskrankheiten erworben. Die beispiellosen Umweltveränderungen, die wir in naher Zukunft erleben werden, werden die Menschen zweifellos in Kontakt mit neuen Krankheitserregern bringen. Ein immer stärker vernetztes Zeitalter, in dem wir Menschen und Vieh rund um den Globus transportieren, wird es einigen dieser Erreger ermöglichen, sich weit und schnell zu verbreiten. Auch wenn wir vielleicht keine zweite Covid-Welle erleben werden, warten in naher Zukunft mit Sicherheit weitere Pandemien auf uns.
Es ist gut, sich daran zu erinnern, dass der Erhalt der marinen Biodiversität und die Milderung der Folgen von Umweltveränderungen auch dazu beitragen können, diese zukünftigen Pandemien zu verhindern. In diesem Sinne bekämpft HIFMB bereits die nächste globale Krankheit.
Das Biodiversitätslabor trägt zu den Zielen von HIFMB bei, indem es Daten analysiert und die Auswirkungen von Biodiversitätsverlusten und Maßnahmen zur Eindämmung modelliert. Ein weiteres Beispiel für einen Ausbreitungsprozess ist übrigens die Dynamik von Arten, die Lebensraum-Patches besiedeln. Großflächige Muster der Biodiversität können daher mit sehr ähnlichen mathematischen Methoden beschrieben werden wie Pandemien und Waldbrände.
Der sich ausbreitende Prozess, der uns vielleicht am stärksten betrifft, ist der Aufstieg von Desinformation und Post-Wahrheitspolitik. Diese haben nicht nur die Covid-Reaktion in einigen Ländern beeinflusst, sondern auch unsere Fähigkeit behindert, das viel tiefgreifendere Problem des Klimawandels zu bekämpfen, der neben vielen anderen Folgen ein Treiber zukünftiger Pandemien sein wird. Vielleicht ist ein Silberstreif am Horizont, dass die Pandemie deutlich gemacht hat, dass Probleme durch eine faktenbasierte Politik auf der Grundlage mathematischer Modelle angegangen werden können.
Thilo Gross
Netzwerk- und Datenwissenschaftler & Professor für Biodiversitätsheorie am HIFMB