Koľko priestoru zaberajú častice koronavírusu z celého sveta? Matematika pozná odpoveď

Britskému matematikovi Christianovi Yatesovi, pôsobiacemu na univerzite Bath v Anglicku, sa podarilo vypočítať, koľko priestoru by zabrali všetky častice vírusu SARS-CoV-2 na svete, ak by sme ich dokázali uložiť na jednu hromadu, informoval portál DailyMail.

SARS-CoV-2 je nákazlivý druh vírusu rodu Betacoronavirus z čeľade koronavírusov. Koronavírusy patria medzi veľké obalené vírusy obsahujúce jednovláknovú RNA a vôbec po prvýkrát boli identifikované koncom 60. rokov minulého storočia.

Napriek tomu, že poznáme ich veľkosť, ktorá je stanovená na 80 až 120 nanometrov, čo je zhruba 1000-krát menej ako šírka ľudského vlasu, výpočet samotný si vyžaduje oveľa viac premenných.

Kde teda začať?

Ako vysvetľuje Christian Yates pre portál The Conversation, numerická aproximácia objemu SARS-CoV-2 je založená na niekoľkých predpokladoch a je vysoko pravdepodobné, že od výsledného čísla existujú určité odchýlky, takže dosiahnutý výsledok v žiadnom prípade nie je definitívny.

Freepik

Matematik pri svojich výpočtoch vychádzal zo štatistík uvedených na webe OurWorldInData a výsledkov štatistického a epidemiologického modelovania. Tie naznačujú, že v priemere každý deň pribudne približne 500 000 tisíc pozitívne testovaných osôb. Vieme však, že tieto čísla ani zďaleka nie sú presné.

Svoju úlohu tu v podstate zohráva ľahostajnosť, asymptomatickosť, ale i to, že v mnohých krajinách neexistujú rozsiahle testovania. Skutočný počet infikovaných sa preto podľa najnovších modelov odhaduje až na 3 milióny osôb denne (vo výpočte považoval túto hodnotu za konštantu).

Ďalšou dôležitou premennou, ktorú bolo potrebné zahrnúť do výpočtu, je aj množstvo vírusu SARS-CoV-2 v organizme infikovaného, teda tzv. vírusovú záťaž. Vo všeobecnosti sa predpokladá, že vírusová záťaž postupne stúpa až napokon vyvrcholí asi šesť dní po infekcii. Následne v ďalších dňoch klesá.

Keďže vieme, ako sa vírusová záťaž každým dňom mení, zostáva zistiť maximálnu hodnotu vírusovej záťaže. Tu autor vychádzal z rôznych štúdií, pričom jedna z nich bola publikovaná v žurnále Nature, zameraných na údaje o počte vírusových častíc na gram v rade rôznych tkanív infikovaných opíc (výsledné údaje by mali byť po prepočítaní reprezentatívne aj pre človeka).

Podľa týchto štúdii by sa mala hodnota maximálnej vírusovej záťaže pohybovať od 1 miliardy do 100 miliárd vírusových častíc.

hopkinsmedicine.org

Pre zjednodušenie výpočtu Yates pracoval s hodnotou 10 miliárd vírusových častíc na jednu osobu (geometrický priemer). Dosadením týchto dvoch hodnôt do výpočtu zistil, že v jednom momente sa na celom svete nachádza približne 2*10¹⁷ vírusových častíc. Len pre zaujímavosť na Zemi je približne 7,5*10¹⁸ zrniek piesku.

Na výpočet celkového objemu však potrebujeme poznať aj veľkosť jednotlivých častíc SARS-CoV-2. Ako sme uviedli v úvode, veľkosť koronavírusov je stanovená na 80 až 120 nm, pričom Yates pre zjednodušenie výpočtu pracoval s priemerom, teda hodnotou 100 nanometrov.

Vo všeobecnosti sa vírus SARS-CoV-2 považuje za vírus sférického tvaru, preto nie je žiadnym prekvapením, že vedec pre svoj výpočet použil vzorec na výpočet objemu gule.

K čomu napokon výpočty viedli?

Z uvedeného vyplýva, že jedna vírusová častica má objem 523 000 nm³. Ďalším výpočtom je už len jednoduché násobenie, z ktorého zistime objem všetkých vírusových častíc na Zemi.

Po vynásobení objemu jednej častice (523 000 nanometrov³) a počtom všetkých vírusových častíc (2*10¹⁷) dospel matematik k záveru, že objem všetkých častíc vírusu SARS-CoV-2 je približne 120 ml. (52,3*10-¹⁷ * 2*10¹⁷)

Ak by sme však chceli všetky vírusové častice naukladať na seba bude výsledný objem o niečo väčší. Pri ukladaní by totiž medzi jednotlivými „guľami“ vírusu vznikali vzduchové medzery, podobne, ako keď na seba ukladáme napríklad bowlingové gule.

Na minimalizáciu tohto prázdneho priestoru sa používa konfigurácia s názvom „sphere packing“, v ktorej toto prázdne miesto zaberá 26 % z celkového objemu, čím sa zvýši celkový objem častíc nahromadených na jednom mieste na 160 mililitrov.

Na základe uvedených výsledkov autor jednoducho skonštatoval, že všetky častice vírusu SARS-CoV-2 je teoreticky možné uskladniť do priestoru menšieho než je jedna nápojová plechovka.

Čítajte viac z kategórie: Novinky