It’s spring 2021. The Alpha variant of the coronavirus has spread rapidly, becoming the dominant variant worldwide. But another, more transmissible variant is about to appear— Delta. What happens when two variants clash?
Весна 2021 года. Стремительно распространяется альфа-штамм коронавируса, становясь доминирующим вариантом во всём мире. Но вскоре появляется другой, более трансмиссивный вариант — дельта-штамм. Что происходит, когда сталкиваются два варианта вируса?
Let’s do a thought experiment. Suppose that the variants reach a hypothetical isolated city of 1 million people who are completely susceptible to both viruses on the same day. When a person here is infected with Alpha, they transmit it to, on average, 5 close contacts, then begin to feel sick and immediately isolate themselves for the rest of the simulation. The same thing happens with Delta, except that an infected person transmits it to, on average, 7.5 close contacts.
Давайте проведём мысленный эксперимент. Предположим, что в один и тот же день оба варианта вируса окажутся в изолированном гипотетическом городе с населением в 1 миллион человек и жители этого города будут восприимчивы к обоим штаммам. Кто-то подхватит альфа-штамм и заразит в среднем 5 человек из ближнего окружения ещё до того, как почувствует недомогание и самоизолируется до конца эксперимента. Кто-то подхватит дельта-штамм, но на этот раз инфицированный передаст его в среднем 7,5 близким контактам.
What would you guess happens next?
Как вы думаете, что произойдёт дальше?
After six days, Alpha will have infected 15,625 people. Delta will have infected more than 10 times as many. Just 20 hours later, Delta will have infected the rest of the population— all before Alpha could infect 6% of it. With no one left to infect, Alpha dies out.
Спустя шесть дней альфа-штаммом заразятся 15 625 человек, дельтой — как минимум в 10 раз больше. А ещё через 20 часов дельтой будет инфицировано всё оставшееся население города, в то время как альфой заразится лишь 6% жителей. Поскольку инфицировать больше некого, альфа прекратит своё существование.
This model is drastically simplified, but it accurately reflects one thing that did happen in real life: when both variants competed, Delta drove Alpha towards extinction in a matter of weeks.
Мы значительно упростили эту модель. Тем не менее она в точности отражает то, что произошло когда-то на самом деле: в конкурентной борьбе дельте удалось уничтожить альфу всего за несколько недель.
Viruses are wildly successful organisms. There are about 100 million times as many virus particles on Earth as there are stars in the observable universe. Even so, viruses can and do go extinct.
Вирусы — чрезвычайно успешные организмы. Вирусных частиц на Земле существует примерно в 100 миллионов раз больше, чем звёзд в наблюдаемой Вселенной. Несмотря на это, вирусы могут вымирать, и, как показывает практика, вымирают.
There are three main ways that can happen.
Это может произойти в трёх случаях.
First, a virus could run out of hosts.
Во-первых, при нехватке носителей.
This might have happened in early 2020 to a flu lineage known as B/Yamagata. When much of the world shut down, social distanced, and wore masks to slow the spread of COVID 19, that dramatically reduced the number of hosts available for B/Yamagata to infect. It’ll take a few more flu seasons to know for sure if it’s truly extinct or just hiding out in an animal reservoir.
Вероятно, так случилось в начале 2020 года с линией гриппа, известной как В/Ямагата. Чтобы остановить распространение COVID-19, значительная часть населения самоизолировалась, начала соблюдать социальную дистанцию и носить маски. В результате резко сократилось число потенциальных носителей В/Ямагата. Но нам придётся пережить ещё несколько сезонов гриппа, чтобы узнать наверняка, действительно ли мы избавились от вируса или он затаился в животном мире.
Many viruses, as part of their life cycle, cause diseases severe enough to kill their hosts. This can be a problem because if a virus kills all its hosts, it could— in theory— run out of hosts to infect and go extinct.
В ходе жизненного цикла многие вирусы вызывают у инфицированных весьма серьёзные заболевания, несовместимые с жизнью их носителей. Для вируса это весьма проблематично, ведь если он уничтожит всех своих хозяев, теоретически он не сможет выжить и исчезнет с лица Земли.
This almost happened back in 1950s Australia.
В 1950-е годы это почти случилось в Австралии.
At the time, Australia was overrun by the European rabbit— an invasive species— so, in an attempt to control the population, scientists released a virus called myxoma, which had been previously shown to be almost 100% lethal to European rabbits. During the initial outbreak, as planned, tens, perhaps hundreds, of millions of European rabbits died. But as the virus spread, it evolved a series of mutations that happened to make it less deadly, killing rabbits more slowly and killing fewer rabbits overall. With more infected hosts hopping around, this strain of the virus was more likely to spread than its deadlier cousin. And of course, rabbits evolved too, to mount better immune responses.
Тогда континент заполонили европейские кролики, и, чтобы уменьшить популяцию этого инвазивного вида, учёные выпустили вирус миксомы, который, согласно предыдущим исследованиям, был почти на 100% смертельным для кроликов. Во время первой вспышки эпидемии, как и планировалось, погибли десятки, а возможно, и сотни миллионов этих животных. Но по мере распространения вирус начал мутировать, становясь менее летальным. В итоге кролики погибали медленнее, да и не в таких количествах. Стало больше инфицированных, но живых носителей, и новый штамм начал распространяться быстрее, чем его более опасный предшественник. Но, конечно, и у кроликов со временем выработался более сильный иммунитет.
Overall, instead of killing every single rabbit, the virus evolved, the rabbit population bounced back, and both survived.
Таким образом, вместо того, чтобы убить всех кроликов, вирус мутировал, а популяция этих животных восстановилась. Выжили и кролики, и вирус.
The second way a virus could go extinct is if humans fight back with an effective vaccine— and win.
Вторая причина вымирания вирусов — разработка и применение по-настоящему действенных вакцин.
Vaccination campaigns have driven two viruses essentially to extinction since vaccines were invented in the 1800s: smallpox and rinderpest, which kills cattle. More on vaccination later.
С момента изобретения вакцин в XIX веке благодаря кампаниям по вакцинации были почти полностью уничтожены два вируса: оспы и чумы скота. Последний поражал крупный рогатый скот. Но к вакцинации мы ещё вернёмся.
The third way a virus can go extinct is if it’s outcompeted by another virus or strain, like we saw earlier with Delta and Alpha.
Третья причина, по которой исчезают вирусы, — невозможность конкурировать с другими вирусами или штаммами, как это было видно на примере дельты и альфы.
By the way, viruses don't always compete with each other. A viral species can carve out its own distinct niche— for example, influenza infects your respiratory tract, and norovirus infects cells in your intestine, so both of these viruses can co-exist.
Кстати, вирусы не всегда соперничают друг с другом. Некоторые виды могут занимать определённые ниши, например, грипп поражает дыхательные пути, а норовирус — клетки кишечника, поэтому оба эти вируса могут сосуществовать в одном организме.
A virus’ ecological niche can be tiny: hepatitis B and hepatitis C viruses can infect the same cell— hep B occupies the nucleus, and hep C occupies the cytoplasm. In fact, epidemiologists estimate that 2 to 10% of people with hep C are also infected with hep B.
Экологическая ниша вируса может быть ничтожно малой. Например, вирусы гепатита В и гепатита С могут инфицировать одну и ту же клетку. При этом вирус гепатита В займёт ядро, а гепатита С — цитоплазму. К слову, по оценкам эпидемиологов, от 2 до 10% инфицированных гепатитом С также заражены гепатитом В.
So, will SARS-CoV-2— the species of virus that causes COVID 19— ever go extinct?
Так можно ли надеяться, что коронавирус SARS-CoV-2, вызывающий COVID-19, тоже когда-нибудь исчезнет с лица Земли?
Variants within the species will continue to arise. Those variants might drive prior ones to extinction, or not. Regardless of how the variants compete (or don’t), the species itself— to which all the variants belong— is pretty firmly established among humans.
Надо понимать, что разные варианты коронавируса будут появляться и в будущем. В результате какие-то существующие штаммы могут исчезнуть, другие — остаться. Независимо от того, будут ли они конкурировать между собой, семейство, к которому принадлежат все варианты коронавируса, уже довольно прочно обосновалось в среде людей.
If we managed to vaccinate enough people, could we drive SARS-CoV-2 to extinction?
Если будет привита достаточная часть населения,
Our vaccination campaign against smallpox worked because the vaccine was highly protective against infection and smallpox had no close animal reservoir in which it could hide. But SARS-CoV-2 can hide out in animals, and our current vaccines— while they provide excellent protection against severe illness and death— don't prevent all infections.
приведёт ли это к полному исчезновению SARS-CoV-2? Кампания по вакцинации от натуральной оспы оказалась успешной только потому, что вакцина обладала высокой степенью защиты и у вируса оспы не было другого потенциального носителя в животном мире, чтобы укрыться. В отличие от него, SARS-CoV-2 может прятаться в организме животных, а существующие вакцины, хотя и обеспечивают отличную защиту от тяжёлых форм заболевания и смерти, не способны предотвратить инфицирования.
So, conceivably there are two ways that SARS-CoV-2— the entire species— could go extinct:
Поэтому гипотетически есть только два пути исчезновения SARS-CoV-2: либо вымрут все его носители,
a cataclysmic disaster could kill us all.
например, в результате страшной катастрофы,
Or...
либо...
We could invent a universal vaccine that prevents all SARS-CoV-2 infections— those caused by all the variants that currently exist and those that don’t.
мы сможем изобрести универсальную вакцину против всех вариантов SARS-CoV-2 — как существующих, так и тех, что появятся в будущем.
Let's work toward that second option.
Давайте приложим все усилия, чтобы сбылся второй сценарий.