Wyścig z czasem
Teraz możemy lepiej zrozumieć, co dzieje się, gdy w populacji pojawia się nigdy wcześniej nie widziany zakaźny wirus. Po kontakcie z pierwszą osobą (tzw. „pacjentem zero”), w jej ciele rozpoczyna się dramatyczny wyścig wirusa z układem odpornościowym, w którym wirus, by móc się dalej rozprzestrzeniać, musi zdążyć przeskoczyć z jednej osoby na drugą, zanim zostanie zneutralizowany. Ma on trochę czasu – patrolujący, wrodzony układ odpornościowy nie poradzi sobie szybko z namnażającym się patogenem, ale natychmiast da znać wyspecjalizowanym komórkom (np. limfocytom), żeby zaczęły działać. W tym czasie wirus przeprowadza inwazję na organizm, namnażając się w różnych komórkach, na przykład układu oddechowego. Po kilku dniach cała armia komórek pracuje już nad neutralizacją wirusa i zabijaniem tych komórek, w których się on znajduje. Ale armia ta musi zdążyć, zanim cząsteczek wirusa będzie na tyle dużo (na przykład w ślinie lub śluzie), że przy kichnięciu zarazek skutecznie przeniesie się z jednej osoby na drugą. Nie zawsze się to udaje, ale epidemie biorą się stąd, że niektóre zarazki potrafią namnażać się szybciej, niż układ odpornościowy jest w stanie je zneutralizować. Wtedy mogą się też zacząć rozprzestrzeniać na inne osoby.
To, ile średnio innych osób zdąży zarazić nosiciel/osoba zainfekowana na samym początku epidemii zależy od kilku rzeczy, w tym cech wirusa oraz okoliczności (np. pogody lub z kim osoba zakażona ma kontakt w tym czasie). Ale ważne jest to, że liczba ta – średnia ilość nowo zakażonych osób w początkowej fazie epidemii – jest jednym z najbardziej kluczowych parametrów epidemicznych. Co więcej, można go zdefiniować matematycznie i zmierzyć statystycznie. Nazywa się on współczynnikiem bazowej reprodukcji, R0. Dla wirusa grypy R0 wynosi między 1,5 a 2,5, natomiast dla SARS-CoV-2, czyli wirusa powodującego pandemię COVID-19, około 3. Dlaczego nie jest dużo większy? Otóż właśnie dlatego, że patogen ma mało czasu, żeby zdążyć się namnożyć przed atakiem ze strony układu odpornościowego, lub izolacją chorego i zatrzymaniem przez to łańcucha zakażeń. Czasami jest to kilka lub kilkanaście godzin.