BBC Radio 2 쇼를 위해 세계에서 SARS-CoV-4의 총량을 계산하라는 요청을 받았을 때 더 많거나 적은, 나는 대답이 무엇인지 전혀 몰랐다는 것을 인정할 것입니다. 제 아내는 그것이 올림픽 수영장 크기라고 제안했습니다. "그거 아니면 티스푼"이라고 그녀가 말했다. "보통 이런 종류의 질문이 하나 또는 다른 것입니다."
그렇다면 총 부피가 실제로 얼마인지에 대한 근사치를 계산하는 방법은 무엇입니까? 다행히도 이러한 종류의 대규모 봉투 뒤 추정에 대한 형식이 있습니다. 내 책을 위해 여러 가지를 수행했습니다. 삶과 죽음의 수학. 우리가이 특정한 수치 적 여정을 시작하기 전에 이것이 가장 합리적인 가정에 기반한 근사치라는 것을 분명히해야하지만 개선 할 수있는 곳이있을 수 있음을 기꺼이 인정할 것입니다.
그럼 어디서부터 시작할까요? 먼저 세계에 얼마나 많은 SARS-CoV-2 입자가 있는지 계산하는 것이 좋습니다. 그러기 위해서는 얼마나 많은 사람들이 감염되었는지 알아야합니다. (동물보다는 인간이 바이러스의 가장 중요한 저장소라고 가정합니다.)
통계 웹 사이트에 따르면 우리의 세계 데이터, XNUMX 만 명의 사람들이 매일 COVID 양성 반응을 보이고 있습니다. 그러나 우리는 많은 사람들이 무증상이거나 검사를받지 않기로 선택했거나 자국에서 광범위한 검사를 쉽게 이용할 수 없기 때문에이 계수에 포함되지 않을 것임을 알고 있습니다.
사용 통계 및 역학 모델링, The Institute for Health Metrics and Evaluations는 매일 감염된 실제 사람의 수가 3 백만 이상.
현재 감염된 각 사람이 가지고 다니는 바이러스의 양 (바이러스 부하)은 감염된 지 얼마나되었는지에 따라 다릅니다. 평균적으로 바이러스로드는 감염 후 XNUMX 일, 그 후 그들은 꾸준히 감소합니다.
현재 감염된 모든 사람 중에서 어제 감염된 사람이 전체 수에 약간 기여합니다. 며칠 전에 감염된 사람들은 조금 더 기여할 것입니다. XNUMX 일 전에 감염된 사람들은 좀 더 가만히 있습니다. 평균적으로 XNUMX 일 전에 감염된 사람들은 바이러스 부하가 가장 높습니다. 이 기여도는 XNUMX, XNUMX, XNUMX 일 전에 감염된 사람들의 경우 감소 할 것입니다.
우리가 알아야 할 마지막 사항은 사람들이 감염 중 어느 시점에서든 보유하고있는 바이러스 입자의 수입니다. 바이러스로드가 시간에 따라 어떻게 변하는 지 대략적으로 알고 있으므로 최대 바이러스로드를 추정하는 것으로 충분합니다. 안 미발표 연구 당 바이러스 입자 수에 대한 데이터를 감염된 원숭이에있는 다양한 조직의 그램 조직의 크기를 늘려서 인간을 대표하는. 최대 바이러스 부하에 대한 대략적인 추정치는 1 억에서 100 억 바이러스 입자까지 다양합니다.
마지막에 총 볼륨을 과대평가할 수 있도록 추정치의 더 높은 쪽 끝으로 작업해 보겠습니다. 전날 감염된 3만 명 각각의 바이러스 부하에 대한 모든 기여를 합산하면(이 3만 비율이 대략 일정하다고 가정) 대략 2경(10xXNUMX? 또는 XNUMX억억)개의 바이러스 입자가 동시에 존재합니다.
{vembed Y=w2y5WsYyAA4} 전 세계에 얼마나 많은 코로나 바이러스가 있는지 계산하는 방법을 시각적으로 보여줍니다. 크레딧 : Vicki Martin.
이것은 정말 큰 숫자처럼 들립니다. 거의 동일합니다. 지구상의 모래알의 수. 그러나 총 부피를 계산할 때 SARS-CoV-2 입자는 매우 작다는 것을 기억해야합니다. 직경은 80 ~ 120 나노 미터로 추정됩니다. 2 나노 미터는 1,000 억분의 100 미터입니다. 원근법으로 말하자면, SARS-CoV-XNUMX의 반경은 사람의 머리카락보다 약 XNUMX 배 더 얇습니다. 후속 계산에서 직경 XNUMX 나노 미터의 평균값을 사용하겠습니다.
싱글 볼륨을 계산하려면 구형의 바이러스 입자 우리는 모든 사람의 혀 끝에있는 구체의 부피에 대한 공식을 사용해야합니다.
V=4? r3/XNUMX
값에 대해 SARS-CoV-50의 반경이 2 나노 미터 (예상 범위의 중심)라고 가정합니다. r, 단일 바이러스 입자의 부피는 523,000 나노 미터 ³입니다.
이것을 곱하면 매우 작은 볼륨 매우 큰 앞서 계산 한 입자 수를 의미있는 단위로 변환하면 총 부피가 약 120 밀리리터 (ml)가됩니다. 이 모든 바이러스 입자를 한곳에 모으려면 구체가 완벽하게 모여 있지 않다는 것을 기억해야합니다.
이 피라미드의 약 XNUMX/XNUMX은 빈 공간입니다. cattosus / Shutterstock
구형 패킹 닫기
식료품 점에서 볼 수있는 오렌지 피라미드에 대해 생각한다면, 차지하는 공간의 상당 부분이 비어 있다는 것을 기억할 것입니다. 사실, 빈 공간을 최소화하기 위해 할 수있는 최선의 방법은 빈 공간이 전체 부피의 약 26 %를 차지하는 "close sphere packing"이라는 구성입니다. 이것은 총을 증가시킵니다 수집 된 볼륨 SARS-CoV-2 입자를 약 160ml로 만들었습니다.-약 XNUMX 잔의 유리 잔 안에 들어갈 수있을만큼 충분히 작습니다. 직경 추정치의 상단을 취하고 스파이크 단백질의 크기 모든 SARS-CoV-2는 여전히 콜라 캔을 채울 수 없습니다.
SARS-CoV-2의 총 부피는 아내의 대략적인 티스푼과 수영장 사이에있는 것으로 밝혀졌습니다. 작년에 발생한 모든 문제, 혼란, 고난 및 인명 손실이 의심 할 여지없이 역사상 최악의 음료가 될 수있는 음료의 몇 입에 불과할 수 있다고 생각하는 것은 놀랍습니다.
저자에 관하여
Christian Yates, 수학 생물학 수석 강사, 바스 대학
이 기사는에서 다시 게시됩니다. 대화 크리에이티브 커먼즈 라이센스하에 읽기 원래 기사.
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