Эволюция вируса против карантина экспресс
Эпидемия похожа на пожар в сухом лесу: искра вспыхивает, огонь перекидывается с дерева на дерево, и через неделю горит вся округа. Сто лет назад учёные придумали простую математическую модель такого пожара — разделили людей на тех, кто ещё не болел, тех, кто болеет, и тех, кто уже переболел. Модель хорошо предсказывала, как болезнь расползается по городам.
Но у настоящего вируса есть свойство, которого нет у огня: он меняется. Каждый раз, размножаясь в теле человека, вирус может допустить ошибку в копировании своих генов — и появится чуть другой вариант. Большинство таких ошибок ничего не меняют, но изредка возникает вариант, который лучше цепляется к клеткам или дольше живёт в воздухе. Такой вариант быстрее находит новых хозяев.
Авторы новой работы взяли классическую модель эпидемии и разрешили вирусу эволюционировать — то есть менять свою заразность. Оказалось, что это меняет картину радикально. Вспышка может расти не просто быстро, а сверхбыстро: каждый новый больной заражает всё больше людей, и кривая случаев взмывает вверх, как ракета. Переход от спокойной ситуации к эпидемии становится резким, почти мгновенным.
Учёные вывели формулы, которые показывают, при какой скорости мутаций и при каком сроке отмены ограничений эпидемия выходит из-под контроля. Есть и неожиданный вывод: разные меры по-разному влияют на эволюцию. Если сократить время, в течение которого человек заразен, вирус просто не успевает передаться дальше — но сам вирус продолжает меняться внутри заражённого. А если снизить заразность (например, масками и дистанцией), то меньше становится и число случаев, и скорость эволюции: чем реже вирус переходит к новому хозяину, тем меньше у него шансов накопить полезные мутации.
Пожар в лесу тушат водой и вырубкой просек. С вирусом сложнее: он не просто горит, он приспосабливается. Модель с эволюцией показывает, что борьба с эпидемией — это гонка, где важно не только сбить пламя сейчас, но и не дать искрам породить новый, ещё более жаркий огонь.
Сверхбыстрый рост в модели означает, что за одно и то же время число новых случаев увеличивается не в одинаковое число раз, а всё быстрее и быстрее — как снежный ком, который катится с горы и набирает массу.
В фильме «Заражение» (2011) вирус мутирует слишком быстро для создания вакцины — сюжет, который стал ближе к реальности после пандемии COVID-19.