Jak koronawirus przenosi się w powietrzu? W ustaleniach pomogły badania nad kosmitami
Słynne równanie użyte do poszukiwania życia pozaziemskiego stało się inspiracją dla naukowców próbujących określić, w jaki sposób koronawirus rozprzestrzenia się w powietrzu. Na jego podstawie naukowcy opracowali nowy model transmisji COVID-19.
Nowy model opracowany przez zespół badaczy z Johns Hopkins University, jest w zasadzie pojedynczym równaniem z kilkoma wyrażeniami pomnożonymi razem. Szacuje on ryzyko transmisji COVID-19 drogą powietrzną, a do jego opracowania przyczynił się słynny wzór matematyczny znany jako równanie Drake'a, które szacuje szanse znalezienia inteligentnego życia pozaziemskiego w naszej galaktyce.
"Opracowane w 1961 roku przez astronoma Franka Drake'a równanie opiera się na zaledwie siedmiu zmiennych i zapewnia łatwe do zrozumienia ramy, by spojrzeć na coś tak pozornie niepoznawalnego, jak liczba obcych cywilizacji", stwierdzili autorzy nowego badania.
- Wciąż istnieje wiele nieporozumień dotyczących ścieżek przenoszenia COVID-19. Dzieje się tak częściowo dlatego, że nie ma wspólnego "języka ", który ułatwia zrozumienie związanych z tym czynników ryzyka - powiedział współautor badania Rajat Mittal, profesor Johns Hopkins University. Dodał, że możliwość ilościowego zrozumienia problemu pozwoli podejmować lepsze decyzje, które mają na celu opanowanie pandemii.
Nowy model szacuje ryzyko zakażenia COVID-19
Nowy model, opublikowany w czasopiśmie Physics of Fluids, dzieli transmisję COVID-19 na trzy etapy: wyrzucenie kropelek zawierających wirusy od osoby zakażonej w powietrze; rozprzestrzenianie się tych kropelek; oraz wdychanie ich przez podatną osobę. Model składa się z 10 zmiennych, które wpływają na przenoszenie się koronawirusa, w tym m.in. szybkość oddychania osób zarażonych czy ilość cząsteczek wirusa.
Autorzy wykorzystali swój model, który nazywają w skrócie CAT (Contagion Airborne Transmission), do oszacowania ryzyka transmisji w różnych scenariuszach, np. w przypadku noszenia maseczek, wykonywania ćwiczeń czy przy zachowaniu dystansu społecznego. Zauważyli, że jeśli ilość wdychanego wirusa jest większa niż ilość potrzebna do wywołania infekcji, druga osoba zachoruje. Nie potrafią jednak odpowiedzieć na pytanie, ile cząstek jest potrzebnych do wywołania infekcji.
Zobacz też: Koronawirus w Polsce. Jak się przed nim uchronić?
W rezultacie model nie może obliczyć bezwzględnego ryzyka infekcji, a jedynie porównać poziom ryzyka w zależności od podejmowanych przez nas działań. Na przykład, jeśli zarówno zakażony, jak i zdrowy noszą maseczki N95, to ryzyko zarażenia drugiej osoby jest mniejsze o współczynnik 400, niż w przypadku, gdy obie osoby nie noszą masek. Maski chirurgiczne mogą zmniejszyć transmisję o współczynnik 10, a maski z materiału o współczynnik 7, jeśli obie strony noszą maski.
Co ciekawe, model potwierdził, że intensywne ćwiczenia na siłowni zwiększają ryzyko transmisji wirusa. "Wyobraź sobie dwie osoby ćwiczące na bieżniach. Obie oddychają ciężej niż normalnie. Zainfekowana osoba wypuszcza więcej kropel, a osoba niezainfekowana wdycha więcej kropel. W tej ograniczonej przestrzeni ryzyko przeniesienia choroby wzrasta 200-krotnie, w porównaniu ze scenariuszem, w którym ludzie nie ćwiczą", wyjaśnia Mittal.
Jednocześnie naukowcy potwierdzili, że istnieje liniowa zależność między odległością a ryzykiem transmisji patogenu. Innymi słowy - im większy dystans, tym mniejsze ryzyko zakażenia. Autorzy modelu mają nadzieję, że ich praca "może pomóc w przyszłych badaniach, które zlikwidują luki w naszej wiedzy na temat COVID-19" oraz że sam model jest na tyle intuicyjny, że inne zespoły badawcze chętnie będą po niego sięgać.