
北京时间2月25日消息,2019年,国际病毒分类委员会宣布新的冠状病毒被命名为“ SARS-CoV-2”,新的冠状病毒性肺炎被正式命名为“ COVID-19”。 国际上对病毒的命名是国际病毒分类委员会的职责,疾病的命名由世界卫生组织进行。 SARS-CoV-2这个名称也反映了新的冠状病毒与导致SARS流行的冠状病毒SARS-CoV之间的相似性。
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数据图
坦率地说,当有人要求我计算世界上Sars-CoV-2病毒颗粒的总量时,我不知道答案是什么。 我的妻子认为,总容积应等于奥林匹克游泳池的大小。 然后她说:“要么只是一茶匙。”
那么,如何计算全球Sars-CoV-2病毒颗粒体积的近似值?
幸运的是,我对这种大规模的粗略估计有一定的经验,并且在《生与死的数学》一书中做了很多类似的估计。 在我们开始这一特殊的数字旅程之前,我首先要解释的是,这是基于最合理的假设的近似值。 当然,我不否认某些领域可能会进一步改善。
我们最好从计算地球上有多少Sars-CoV-2病毒颗粒开始。 为此,我们需要知道该病毒感染的总人数。 (在这里,我们假设人类是该病毒的最重要携带者,而不是动物。)
根据统计网站“借助数据看世界”上提供的数据,每天约有500,000人检测出新的冠状病毒。 但是,我们也知道仍然有很多人没有参加,因为他们没有症状,或者没有做过核酸检测,或者在某些国家,核酸检测尚未普及。
使用统计和流行病学模型,健康指标与评估研究所(IHME)估计每天的实际感染数接近300万。
每个感染者当前携带的病毒数量(病毒载量)取决于他们感染了多长时间。 平均而言,病毒载量在感染后逐渐升高,在第六天达到峰值,然后稳定下降。
在目前所有感染的人群中,昨天刚感染的人群不会影响该病毒的总量。 一两天前被感染的人对病毒总量的影响更大,而三天前被感染的人对病毒总量的影响更大。 平均而言,六天前被感染的人显示出最高的病毒载量。 然后,被感染7天,8天,9天甚至更长的时间的人对病毒总量的影响将逐渐减小。
最后,我们需要知道人们在感染期间随时携带的病毒颗粒数量。 鉴于我们已经大致了解了病毒载量随时间的变化,我们可以估算病毒载量的峰值。 一项尚未发表的研究分析了被感染猴子的一系列不同组织中每克病毒颗粒的数量,并将其放大以代表人类组织。 他们的粗略估计显示,峰值病毒载量包含10亿至1000亿个病毒颗粒。
我们不妨采用10亿个几何平均值之一。 如果我们将过去几天每天感染的300万人携带的病毒颗粒总数相加(假设每天300万人的感染率保持不变),我们将得到这样的结果:那时,世界上大约有20万亿个病毒颗粒(是17次幂的2×10)。
20万亿,听起来像是个天文数字。 确实,地球上只有这么多的沙粒。 但是,我们最终要计算的是体积,Sars-CoV-2病毒颗粒非常小。 Sars-CoV-2病毒颗粒的直径约为80至120纳米。 一纳米等于十亿分之一米。 具体来说,Sars-CoV-2病毒颗粒的半径约为人发半径的千分之一。 同样,在以下计算中,我们还取了病毒颗粒直径的平均值,即100纳米。
假设Sars-CoV-2病毒颗粒的半径为50纳米,则单个球形病毒颗粒的大小为523,000立方纳米。
将这个超最小体积乘以我们之前获得的巨大颗粒数的值,然后将其转换为我们更熟悉的体积单位,我们可以得出所有Sars-CoV-2病毒颗粒的总体积约为120毫升! 但是,如果我们要将所有这些病毒颗粒都放在一个地方,那么我们需要知道,球体无法紧密堆积在一起。
例如,超市里的那堆橘子。 如您所见,橙子之间有许多缝隙。 实际上,最小化空隙的最佳方法是一种称为“球密堆积”的方案。 在该方案下,空隙占总体积的26%。 结果,我们的Sars-CoV-2病毒颗粒的总体积增加到了160 ml,可以很容易地分为六个子弹杯。 即使您采用粒径上限(120纳米)并计算棘突蛋白的大小,所有Sars-CoV-2病毒颗粒也可能无法填充可乐罐。
计算结果表明,Sars-CoV-2病毒颗粒的总体积介于一茶匙和我妻子预测的游泳池大小之间。 回顾去年,这些小病毒曾经使世界陷入混乱,并导致无数人失去亲人。 但是,所有这些病毒的总和小于一罐可乐的大小,这确实令人印象深刻。