Markierte Dollarnoten erlauben Prognose von Seuchenausbreitung

Bakterien und Viren kennen keine Grenzen. Die modernen Verkehrsmittel und die wachsende Mobilität der Menschen sorgen dafür, daß sich gefährliche Erreger von Krankheiten wie SARS oder Influenza schon in kürzester Zeit über große Entfernungen ausbreiten. Nicht zuletzt die Vogelgrippe hat in jüngster Vergangenheit gezeigt, wie schnell eine Epidemie von Fernost bis nach Westeuropa vordringen kann.

Um die Ausbreitung gefährlicher Seuchen eindämmen zu können, ist es wichtig zu wissen, wie schnell, auf welchen Wegen und über welche Entfernungen Krankheitserreger von Mensch zu Mensch weitertransportiert werden.

Wissenschaftler des Göttinger Max-Planck-Instituts für Dynamik und Selbstorganisation haben jetzt eine mathematische Theorie entwickelt, die erstmals solche Vorhersagen ermöglicht. Die Arbeit in der neuen Ausgabe des renommierten Wissenschaftsjournals "Nature" ist online vorab veröffentlicht worden.

Schon 50 Millionen Geldscheine registriert

Möglich wurde die Berechnung durch das Internet und die Spielfreude der US-Amerikaner. Um genaue und umfassende Daten über das menschliche Reiseverhalten erhalten zu können, analysierten die Göttinger Physiker die Online-Einträge eines sogenannten "Bill-Tracking"-Spiels. Bei diesem Spiel, das in den USA sehr populär ist, wird eine große Zahl von Geldscheinen markiert und in Umlauf gebracht.

Wer eine markierte Dollarnote bekommt, teilt dem Spielbetreiber im Internet (www.wheresgeorge.com) seinen momentanen Aufenthaltsort mit und bringt dann den Geldschein wieder in Umlauf. "Mittlerweile sind schon rund 50 Millionen Geldscheine registriert", sagt der Initiator des Forschungsprojekts, Dirk Brockmann.

Mobilitätsverhalten der Menschen ist sehr komplex

Nicht nur wegen der Quantität waren diese Daten für die Physiker eine einzigartige Fundgrube. Bislang waren realistische Aussagen über das Reiseverhalten und die Bewegungsströme der Menschen deshalb kaum möglich, weil wir heutzutage die verschiedensten Verkehrsmittel vom Fahrrad über das Auto bis zum Flugzeug benutzen.

Die ganze Komplexität unseres Mobilitätsverhaltens - Wie oft legen wir kurze Strecken zurück, wie oft lange Strecken? In welchen zeitlichen Abständen reisen wir? Wie lange bleiben wir am gleichen Ort? In welche Richtung bewegen wir uns? - läßt sich schon aus logistischen Gründen kaum erfassen. Die Daten des Internet-Spiels geben über all dies Auskunft. Die Spur des Geldes ist zugleich die Spur unseres Reiseverhaltens.

Vorhersagen sind bis zu tausenden Kilometern möglich

Bei der Analyse der Internetspiel-Daten zeigte sich, daß der Geldumlauf universellen Skalierungsgesetzen folgt, wie sie auch aus anderen physikalischen und biologischen Systemen bekannt sind. Aus der statistischen Analyse der Geldbewegungen konnten die Physiker dann eine mathematische Theorie des menschlichen Reiseverhaltens ableiten, mit der sich die globale Seuchenausbreitung realistisch berechnen und beschreiben läßt.

Dabei sind Vorhersagen in einem Entfernungsbereich von einigen Kilometern bis hin zu einigen tausend Kilometern möglich. "Damit läßt sich die Vorhersage der geographischen Ausbreitung von Epidemien entscheidend verbessern," glaubt Professor Theo Geisel, Direktor am Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation.

Die ermittelten Gesetzmäßigkeiten zeigen, daß sich heutige Seuchen nicht mehr wie im Mittelalter wellenförmig ausbreiten, sondern chaotischeren Bewegungsmustern folgen. Würde beispielsweise ein gefährlicher Influenza-Erreger in Deutschland als erstes in einer Großstadt wie München auftauchen, käme es zunächst in der stark bevölkerten Region zu einer explosionsartigen Ausbreitung.

Von dort würde die Epidemie jedoch nicht etwa in die ländlichen Regionen der Umgebung weiterwandern, sondern zunächst auf andere dicht besiedelte Zentren wie das Ruhrgebiet oder Berlin "überspringen".