Příklad simulace šíření epidemie ukazuje pokles míry infekce v důsledku sociálního distancování se. Kredit: M.Vrugt et al. Nature Research.

Možná to někoho překvapí, ale ve světě se nepozastavují nad tím, že po propuknutí nemoci COVID-19 způsobené novým koronavirem SARS-CoV-2, se do predikcí zapojují nejen virologové, ale i fyzikové. Ti druzí jmenovaní převládají. Důvod je prostý, jejich matematikou postižené mozky dokáží modelovat šíření epidemií tak, jak se pak do značné míry i děje. Zda je takové modelování opravňuje vyjadřovat podporu opatřením, jako jsou omezení kontaktů, nošení roušek apod. ponechme stranou a podívejme se na jednu z nejnovějších prací věnovaných predikcím šíření infekcí a kterou včera zveřejnil prestižní časopis Nature.

Fyzikové Michael te Vrugt, Jens Bickmann a prof. Raphael Wittkowski z Ústavu teoretické fyziky na univerzitě v Münsteru se věnují modelování šíření infekčních nemocí od počátku pandemie. Jejich predikce se ukazují být až příliš přesné a i imunologové přiznávají, že se od nich mnohému přiučili. Jde v podstatě o to, že na předpovídání šíření infekce v populaci se dá velmi dobře využít metoda označovaná DDFT, vycházející z tzv. „dynamical density functional theory“. Ta není žádnou novinkou, byla vyvinuta již v devadesátých letech a fyzikové podle ní popisují a predikují chování interagujících částic.

Michael te Vrugt, Institute of Theoretical Physics, Universität Münster (Kredit: uni-muenster.de).

Hlavní autor studie Michael te Vrugt se jejich práci snaží laikům přiblížit přirovnáním lidí k částicím. V jejich modelu tak osoby dodržující sociální odstup mají „váhu“ částic, které se navzájem odpuzují (třeba kvůli shodnému elektrickému náboji). V jejich novém modelu zkombinovali tradiční teorii popisující šíření infekce s fyzikálním přístupem DDFT. Výsledkem je něco, co predikuje chování infekce mezi těmi, kteří se mohou navzájem infikovat, ale udržují si odstup. Přičemž nová metoda dovoluje do předpovědního systému vpasovat chování osob v „hotspotech“, kde se vyskytují infikovaní jedinci, i zahrnout vliv tzv. „super-spreader events“ – jinak řečeno, jak s následným šířením nemoci zamává pořádání hromadných akcí, jakými jsou trhy, koncerty,.. Že jejich předpovědi fungují mohou doložit dopadem oslav v Heinsbergu nebo après-ski v Ischglu,...

Ať se to nám biologům líbí, nebo ne, fyziky jejich obor vystavil mnohem dříve potřebě předpovídat chování uspořádaných a neuspořádaných systémů a mají v tom směru řadu zkušeností. Už proto není tak docela správné upírat jim právo se vyjadřovat k predikcím v oblasti spadající tradičně do sféry lučby živé. Jinde ve světě to aspoň nedělají. Také proto, že jejich prognózy, vzešlé z chování částic ve fyzikální zoologické zahradě, se ukazují být té naší biologické realitě, hodně blízko.

Literatura

Michael te Vrugt et al, Effects of social distancing and isolation on epidemic spreading modeled via dynamical density functional theory, Nature Communications (2020). DOI: 10.1038/s41467-020-19024-0