Nauki przyrodnicze [2025-07-03]

Zrozumieć pandemię. Przełomowy projekt na UMK

— Marcin Behrendt

UMK w Toruniu będzie głównym ośrodkiem realizującym międzynarodowy projekt analizujący pandemie w przedprzemysłowej Europie. Interdyscyplinarny zespół naukowców pod kierownictwem prof. dr. hab. Adama Izdebskiego sfinansuje go z prestiżowego grantu Synergy ERC.

Grant ERC Synergy to największy grant oferowany przez Europejską Radę ds. Badań (European Research Council - ERC). Środki finansowe na realizację projektu mogą wynosić do 10 mln euro. ERC wspiera w ten sposób zespoły łączące wiedzę z różnych dziedzin, których celem jest rozwiązywanie ambitnych problemów badawczych. Jest to dopiero drugi grant tej rangi, którego liderem jest polski ośrodek naukowy.

Konsorcjum 10 ośrodków badawczych z Europy i Stanów Zjednoczonych zdobyło grant na sfinansowanie projektu: "Zrozumieć na nowo rolę pandemii (1300-1800): historia, nauki przyrodnicze i uczenie maszynowe". Liderem zespołu jest historyk i ekolog prof. dr hab. Adam Izdebski z Interdyscyplinarnego Centrum Nowoczesnych Technologii Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu.

Dzięki badaniom naukowcy chcą zrozumieć, dlaczego ten sam zarazek może wywoływać bardzo odmienne skutki w różnych miejscach i momentach dziejów. W tym celu skupią się na poznaniu kontekstu, w którym pojawiał się patogen wywołujący epidemię. Sprawdzą, czy dziesięć lat wcześniej na danym terenie była wojna, krach gospodarczy, głód lub ekstremalne warunki pogodowe. Będzie ich interesowało, jak zmieniała się liczba ludności, szata roślinna i krajobraz. Ustalą, czy w danym okresie mieliśmy do czynienia tylko z jednym rodzajem patogenu, czy np. ludzie równolegle zarażali się dżumą, ospą i salmonellą. Badacze wezmą pod lupę 11 regionów – od Hiszpanii po Litwę i od Anglii po Grecję – oraz 56 różnych epidemii.

Prof. Izdebski przyznaje, że tematem zainteresował się w czasie pandemii COVID-19. To doświadczenie zmieniło nie tylko perspektywę patrzenia na epidemie, ale umożliwiło też otwarcie nowych kierunków badań. W tamtym czasie wspólnie z współpracującymi z nim włoskimi palinologami zainicjował projekt zbierania danych na temat tego, jak zmienił się krajobraz w Europie przed i po czarnej śmierci. Do badań przyłączyło się więcej osób zajmujących się rekonstrukcją krajobrazu na naszym kontynencie, także z UMK. W sumie badaczom udało się zebrać informację z ponad 250 stanowisk.

Dzięki temu byliśmy w stanie zweryfikować negatywnie pogląd, że w trakcie panującej w XIV w. epidemii dżumy zmarła połowa europejskiej populacji – tłumaczy prof. Izdebski. – W niektórych regionach rzeczywiście widzimy zmiany krajobrazu, które mogły zaistnieć tylko dlatego, że nagle zniknęła połowa okolicznych mieszkańców. Jednak w innych miejscach, np. w Królestwie Polskim, widzimy rozwój rolnictwa. Gdyby zginęła tam połowa ludności, pola uprawne zarosłyby lasem, zamiast się rozwijać.

W ten sposób powstała bardzo duża mozaika zmian krajobrazu w Europie, które wskazywały na niezwykle nierównomierny wpływ czarnej śmierci na demografię i życie ówczesnych społeczeństw. – Nie byliśmy w stanie tego w żaden sposób wyjaśnić – mówi historyk. – Recenzenci naszego artykułu Palaeoecological data indicates land-use changes across Europe linked to spatial heterogeneity in mortality during the Black Death pandemic opublikowanego w "Nature Ecology & Evolution" w 2022 r. domagali się wskazania chociaż jednego czynnika, który miałby wpływ na śmiertelność, ale go nie było. Gdy któryś sprawdzał się w jednym miejscu, to nie pasował do drugiego. Można podsumować, że pandemia zwróciła moją uwagę na tę tematykę w ogóle, a poza tym zrodziła chęć poznania odpowiedzi na pytanie, dlaczego ten sam patogen w różnych miejscach, w różnych momentach, może powodować zupełnie inne skutki.

Projekt zespołu kierowanego przez prof. Izdebskiego obejmuje lata 1350–1800, czyli okres późnego średniowiecza i nowożytności. To czas, gdy w Europie trwa tzw. druga pandemia dżumy, wywoływana przez bakterię Yersnia pestis, i pojawiają się kolejne fale tej choroby, a z naszego kontynentu znika ona dopiero pod koniec XVIII w. Równocześnie jest to okres bardzo dużej aktywności innych patogenów. Być może to właśnie wtedy wirus wywołujący ospę osiągnął stadium ewolucyjne, które sprawiło, że był w stanie wywoływać wysoce śmiertelne epidemie u ludzi. Badacze chcieliby się także dowiedzieć, jaką rolę w przebiegu epidemii dżumy bądź ospy miało rozpowszechnienie innych patogenów, np. salmonelli. Poszukają w ten sposób odpowiedzi na pytanie, jak bardzo ówczesna społeczność była obciążona chorobowo, ponieważ to również mogło mieć wpływ na to, jak sobie radziła immunologicznie z nowym zarazkiem, kiedy się nagle pojawiał.

"Zrozumieć na nowo rolę pandemii (1300-1800): historia, nauki przyrodnicze i uczenie maszynowe" to projekt sześcioletni, w którym uczestniczyć będzie ponad 10 instytucji – od Stanów Zjednoczonych po Łotwę i Grecję, a jego liderami poza UMK są Georgetown University w Waszyngtonie, Uniwersytet w Giessen w Niemczech oraz Instytut Maxa Plancka Antropologii Ewolucyjnej w Lipsku. Obecnie angażuje ponad 20 osób, a w szczytowym momencie będzie ich jeszcze o 20-30 więcej. Przedsięwzięcie zostało podzielone na cztery główne piony. Pierwszy, archeogenetyczny, odpowiada za badanie szczątków ludzkich pod kątem zachowanych w nich patogenów. – Patogenów obecnych w organizmie człowieka w momencie śmierci, nawet jeśli to nie one doprowadziły do zgonu – precyzuje historyk z UMK. – Badania polegają na rekonstrukcji i identyfikacji DNA patogenu pozyskiwanego z zębów trzonowych. Są trudne, ponieważ DNA patogenów jest tylko drobnym ułamkiem całego DNA zachowanego w zębach pochodzących z pochówków, możemy zatem mieć masowy grób ofiar epidemii dżumy, a tylko u jednej uda nam się dzisiaj zidentyfikować powodującą ją bakterię. Jest to jak szukanie igły w stogu siana, ale kiedy się już taką igłę znajdzie, zyskuje się ogromną wiedzę.

Za ten pion odpowiada przede wszystkim Instytut Maxa Plancka Antropologii Ewolucyjnej w Lipsku oraz Uniwersytet w Tybindze.

Drugi ważny pion, paleoklimatyczny, ma za zadanie odtworzyć warunki klimatyczne w każdej porze roku i w każdej części Europy objętej badaniami. Klimat w całej Europie z dokładnością do pory roku, temperaturę i sumę opadów, będzie analizował zespół kierowany przez dr Elenę Xoplaki z Justus-Liebig University w Giessen.

Prof. Izdebski oraz naukowcy z Georgetown University w Waszyngtonie odpowiadają za pion historyczny. Badacz z UMK tłumaczy, że do każdego z 11 regionów w Europie objętych projektem będą przypisani historyczka lub historyk, którzy sprawdzą m.in. strukturę rodzin, ubiór, środki transportu, zagęszczenie w domach, sytuację gospodarczą oraz zmiany demograficzne.

Chodzi o zebranie całej dostępnej wiedzy, pochodzącej zarówno ze źródeł pisanych, jak i kultury materialnej, o czynnikach, które mogły mieć wpływ na rozprzestrzenianie się i dotkliwość epidemii – tłumaczy prof. Izdebski.

W Toruniu w ramach projektu będą zatrudnieni badacze zajmujący się Anglią i Prusami Królewskimi, pozostali historycy i historyczki będą pracować w Waszyngtonie, Saragossie, Lipsku i Białymstoku.

Wspólnie z Instytutem Geografii i Przestrzennego Zagospodarowania PAN, UMK odpowiada też za ostatni pion, paleoekologiczny, czyli rekonstrukcję zmian krajobrazu we wszystkich badanych regionach. Dla dwóch z nich, Litwy i historycznej Rusi Czerwonej, czyli obszaru Sanoka i Lwowa, potrzebne będą nowe szeroko zakrojone badania. Dodatkowe badania zostaną także przeprowadzone we Włoszech, Anglii i Francji. Poza UMK i PAN są w nie zaangażowane uniwersytety w Rzymie (La Sapienza), Plymouth i Rydze, oraz francuski CNRS. Badacze będą pobierać rdzenie osadów z jezior i mokradeł i zliczać w ich kolejnych warstwach pyłek roślin, które żyły wokół tych stanowisk w przeszłości i pozostawiły swój ślad właśnie w postaci drobin pyłku zachowanych w mule na dnie jezior lub kolejnych warstwach torfu. Zmieniające się proporcje pyłku różnych roślin w osadach pozwalają stwierdzić, jak się zmieniał krajobraz w przeszłości. Następnie historyczka lub historyk spróbuje odpowiedzieć na pytanie, dlaczego ten krajobraz tak się zmieniał, co nam to mówi o społeczeństwie, o jego demografii, o możliwym wpływie epidemii. – Krajobraz można traktować jako negatyw fotograficzny, odbicie społeczeństwa, można z niego wyczytać zaskakująco dużo – zapewnia prof. Izdebski.

– Dzięki przychylności prorektora ds. nauki dr. hab. Adama Koli, prof. UMK udało się "dołożyć" do tego projektu pewien bonus: wspólnie z archeologami z UMK będziemy prowadzili badania izotopowe, pozwalające spojrzeć na dietę w rożnych regionach Europy – mówi prof. Izdebski. – W samym Toruniu pobierzemy próbki kilkuset osobników z wykopalisk prowadzonych przez toruńskich archeologów, by sprawdzić, jak dieta torunian zmieniała się poprzez wieki. Zbudujemy tutaj całą infrastrukturę, którą zamierzamy także we współpracy z partnerami z Lipska wykorzystać do badań genetycznych populacji Torunia w przeszłości.

Historyk zapewnia, że w piątym roku projektu zespół zostanie "zalany" informacjami ze wszystkich ośrodków badawczych. – Już teraz wiemy, że tej wiedzy będzie tyle, że nasze mózgi sobie z nią nie poradzą – informuje prof. Izdebski. – Ludzki mózg ewolucyjnie działa tak, że wybiera jeden czynnik, wychwytuje jedno niebezpieczeństwo i na nim się koncentruje. My chcemy uniknąć takiego zaszufladkowania, ponieważ świat jest złożony i dlatego będziemy się posługiwali uczeniem maszynowym i algorytmami, żeby wykryć tę złożoną przyczynowość sieciową. W moim zespole będzie specjalistka lub specjalista zajmujący się syntezą z wykorzystaniem uczenia maszynowego i modelowania generatywnego, co mamy nadzieję pozwoli poszerzyć możliwości poznawcze naszych umysłów.

Naukowcy oczekują, że wyniki badań dostarczą schematów pozwalających zrozumieć, co dzieje się w momencie, gdy wybucha pandemia. Jak tłumaczą, znajomość wirusa lub bakterii wywołującej chorobę nie gwarantuje, że uda się przewidzieć, co się dalej wydarzy. Bardzo dużo zależy od sprawczości i zachowania ludzi, a te wynikają ze społeczno-przyrodniczego kontekstu, z różnych czynników, kulturowych, demograficznych, gospodarczych, ekologicznych, czy nawet klimatycznych.

Bardzo istotna będzie dla nas także popularyzacja wiedzy. Chcemy zmienić narrację, że pojawia się bakteria dżumy czy ospy i wymiata połowę ludności Europy, to jest znacznie bardziej skomplikowane – mówi prof. Izdebski. – Rzecz jasna, na podstawie nowożytnych społeczeństw nie stworzymy modeli, które będzie można jeden do jednego przełożyć na współczesne czasy. Będziemy jednak w stanie pokazać, jakie jeszcze aspekty należy uwzględnić. Pokażemy w oparciu o naukowe dowody kierunki, które można będzie uwzględniać w budowaniu modeli w przyszłych pandemiach. To, że zajmujemy się różnymi patogenami, zarówno takimi jak COVID, przenoszonymi drogą kropelkową, jak i roznoszonymi przez owady i zwierzęta, jak dżuma, tworzy bardziej różnorodną wiedzę, która będzie mogła być wykorzystana zależnie od tego, jaki będzie następny patogen, z którym przyjdzie nam się mierzyć.

Prof. dr hab. Adam Izdebski jest historykiem i ekologiem. Pochodzi z Bydgoszczy, studiował na Oksfordzie i w Warszawie (UW), gdzie  obronił doktorat z historii starożytnej i Bizancjum. Ze względu na interdyscyplinarny charakter prowadzonych badań tytuł profesora otrzymał w dziedzinie nauk ścisłych i przyrodniczych (nauki biologiczne). W ciągu ostatnich siedmiu lat kierował samodzielną grupą badawczą w Instytucie Maxa Plancka (Geoantropologii) w Jenie w Niemczech, wcześniej był członkiem Institute for Advanced Study w Princeton. W latach 2012-2025 był afiliowany na Uniwersytecie Jagiellońskim, a od 1 lipca 2025 r. pracuje w Interdyscyplinarnym Centrum Nowoczesnych Technologii UMK w Toruniu. Adam Izdebski jest również profesorem wizytującym i kierownikiem projektu w rządowym Instytucie Badań nad Człowiekiem i Naturą w Kyoto w Japonii. Brał udział w kilku inicjatywach związanych z doradztwem naukowym dla instytucji międzynarodowych, a od maja 2025 r. jest członkiem Grupy Głównych Doradców Naukowych Komisji Europejskiej.