L'intero coronavirus nel mondo occupa un volume di soli 160 millilitri

Il matematico Christian Yates ha stimato il volume delle particelle di coronavirus SARS-CoV-2 in tutto il mondo dopo essere stato contattato dal programma di matematica della BBC More or Less. Ha trattato questa richiesta con grande cautela, poiché si tratta di stime basate su ipotesi, e recentemente ha pubblicato il suo ragionamento in un articolo su The Conversation.

“Allora come si inizia a calcolare un'approssimazione di ciò che è realmente il volume totale? Fortunatamente, ho qualche forma con questo tipo di stime inverse su larga scala, dopo averne fatto un certo numero per il mio libro The Mathematics of Life and Death, scrive Christian Yates. "Tuttavia, prima di intraprendere questo particolare viaggio numerico, devo chiarire che si tratta di un'approssimazione basata sui presupposti più ragionevoli, ma ammetto volentieri che potrebbero esserci posti in cui può essere migliorata."

Allora da dove inizi? È meglio prima calcolare quante particelle SARS-CoV-2 esistono nel mondo. Per fare questo, dobbiamo sapere quante persone sono infette. (Assumeremo che gli umani, non gli animali, siano il serbatoio più significativo per il virus.)

Secondo il sito web statistico Our World in Data, ogni giorno mezzo milione di persone risultano positive al COVID. Tuttavia, sappiamo che molte persone non saranno incluse in questo elenco perché sono asintomatiche o scelgono di non sottoporsi al test o perché i test diffusi non sono prontamente disponibili nel loro paese.

Utilizzando modelli statistici ed epidemiologici, il Christian Yates Institute for Health Metrics and Evaluation ha stimato che il numero reale di persone infette ogni giorno è di oltre 3 milioni.

La quantità di virus che ciascuna delle persone attualmente infette porterà con sé (la loro carica virale) dipende da quanto tempo fa sono state infettate. In media, si ritiene che la carica virale aumenti e raggiunga il picco circa sei giorni dopo l'infezione, dopodiché diminuisce costantemente.

Di tutte le persone che sono state infettate ora, quelle che sono state contagiate ieri daranno un piccolo contributo al totale. Coloro che sono stati infettati un paio di giorni fa contribuiranno un po 'di più. Quelli che si sono infettati tre giorni fa sono ancora pochi. In media, le persone infettate sei giorni fa avranno la carica virale più alta. Questo contributo diminuirà quindi per le persone che sono state infettate sette, otto o nove giorni fa e così via.

L'ultima cosa che dobbiamo sapere è il numero di particelle virali che gli esseri umani contengono in un dato momento della loro infezione. Poiché sappiamo approssimativamente come cambia la carica virale nel tempo, è sufficiente una stima della carica virale di picco.

Uno studio non pubblicato ha preso i dati sul numero di particelle virali per grammo di vari tessuti da scimmie infette e ha aumentato le dimensioni dei tessuti per essere rappresentativi degli esseri umani. La loro carica virale massima stimata varia da 1 miliardo a 100 miliardi di particelle virali.

Lavoriamo con un valore al centro di tale intervallo (media geometrica) di 10 miliardi. Quando si sommano tutti i contributi alla carica virale di ciascuno dei 3 milioni di persone che sono state infettate in ciascuno dei giorni precedenti (assumendo che 3 milioni siano approssimativamente costanti), troviamo che ci sono circa duecento quadrilioni (2 × 1017 o duecento milioni di miliardi) di particelle virali.

Sembra un numero davvero grande, e lo è. Questo è più o meno lo stesso dei granelli di sabbia del pianeta. Ma quando si calcola il volume totale, dobbiamo ricordare che le particelle di SARS-CoV-2 sono estremamente piccole. Le stime del diametro variano da 80 a 120 nanometri.

Un nanometro è un miliardesimo di metro. Il raggio di SARS-CoV-2 è circa 1000 volte più sottile di un capello umano. Nel nostro calcolo successivo, useremo la media per un diametro di 100 nanometri.

Per calcolare il volume di una singola particella virale sferica, dobbiamo usare la formula per il volume di una sfera:

V = 4 π r3 / 3

Supponendo un raggio di 50 nanometri (centro dell'intervallo di progettazione) di SARS-CoV-2 per r, il volume di una particella virale è di 523.000 nanometri cubi.

Moltiplicando questo volume molto piccolo per il numero molto elevato di particelle che abbiamo calcolato in precedenza e convertendolo in unità significative, otteniamo un volume totale di circa 120 millilitri (ml). Se volessimo raccogliere tutte queste particelle virali insieme in un unico punto, allora dovremmo ricordare che le sfere non si impacchettano perfettamente.

Se pensi alla piramide arancione che potresti vedere nel negozio di alimentari, ricorderai che gran parte dello spazio che occupa è vuoto. In effetti, la cosa migliore che puoi fare per ridurre al minimo lo spazio bianco è una configurazione chiamata "sfera chiusa di imballaggio", in cui lo spazio vuoto è circa il 26% del totale.

Ciò aumenta il volume totale raccolto di particelle SARS-CoV-2 a circa 160 ml, abbastanza piccolo da contenere circa sei bicchierini. Anche tenendo conto dell'estremità superiore della stima del diametro e tenendo conto delle dimensioni della proteina spike, tutte le proteine ​​SARS-CoV-2 non riempirebbero comunque una lattina di Coca-Cola.

"È incredibile pensare che tutti i guai, la distruzione, la privazione e la perdita di vite umane che si sono verificati nell'ultimo anno possano essere solo pochi sorsi di quella che sarebbe senza dubbio la peggiore bevanda della storia", conclude Christian Yates.