两物种反馈回路中牛海绵状脑病的建模

牛海绵状脑病，俗称疯牛病，可在一个体牛消耗含有另一感染个体组织的饲料时传播，形成单物种反馈回路。此类反馈是流行条件下BSE传播的主要手段。在欧盟等地暴发后，许多政府颁布立法，旨在通过消除或减少农业系统中的单物种反馈回路来限制此类疾病传播。然而，两物种反馈回路——即一个物种的传染材料被第二物种消耗，其后者的组织又被第一物种消耗——未被普遍禁止且此前未被研究。在此我们提出一个基础生态疾病模型，考察反馈回路可能在BSE及相关疾病传播中起的作用。我们的模型显示，在感染扩张与减退之间存在与宿主寿命、朊病毒增长率以及宿主间循环的朊病毒量相关的临界阈值。生态疾病动力学可内在地振荡，既有暴发期也有不应期，这可能使疾病看似得到控制而实际仍在增长。我们表明，为阻止疾病传播而有意插入反馈回路的非易感物种，严格来说仅凭其自身并不能保证控制疾病，尽管它们可能通过增加流行振荡的不应期而给出那种表象。我们建议在旨在维持安全食品供应的持续评估中，应考虑与年龄相关的动力学和跨物种耦合。