Historia ludzkiej cywilizacji jest historią epidemii chorób zakaźnych. Od czasów wojen peloponeskich, przez dżumę w XIV w. i podboje obu Ameryk przez Europejczyków, po Hiszpankę w 1918, rozprzestrzeniające się zarazki dziesiątkowały populacje ludzkie, przewracały struktury społeczne do góry nogami i zmieniały rzeczywistość. W tym sensie obecna pandemia COVID-19 nie jest niczym szczególnie nowym. Pomimo tego, że żadne dwie epidemie w historii nie są takie same, wszystkie rządzą się pewnymi wspólnymi regułami. Po pierwsze, żeby doszło do epidemii (lub pandemii, która jest globalną epidemią), musimy mieć do czynienia z nowym, wcześniej nie widzianym mikroorganizmem, zazwyczaj bakterią lub wirusem. Po drugie, zarazek musi skutecznie przenosić się z jednej osoby na drugą. Po trzecie, epidemia będzie trwać tak długo, dopóki wciąż będzie dochodzić do kolejnych zakażeń. W świecie chorób zakaźnych powyższe reguły są powszechne i można je opisać matematycznie. Czy w takim razie możemy wykorzystać tę wiedzę, żeby przewidzieć, kiedy skończy się obecna pandemia?
Dywizje i bataliony komórek
Aby lepiej zrozumieć, skąd biorą się reguły epidemii, trzeba najpierw zrozumieć jak działa nasz układ odpornościowy. Dział nauki zajmujący się odpornością nazywa się immunologią i jest tak dynamicznie rozwijającą się dziedziną biomedycyny, że z uwagi na nowe odkrycia podręczniki do immunologii muszą być aktualizowane co roku. Nasz układ odpornościowy jest tak skomplikowany, że stopniem złożoności ustępuje jedynie naszemu mózgowi. Gdy w naszym ciele pojawiają się wirusy, bakterie, grzyby czy nowotwory, złożone układy tysięcy różnorodnych komórek współdziałają tak, żeby jak najszybciej i najskuteczniej wykryć zagrożenie dla naszego zdrowia i je powstrzymać.
O układzie odpornościowym najlepiej myśleć jak o armii różnorodnych i ściśle ze sobą współpracujących batalionów komórek, wchodzących w skład dwóch dywizji: układu wrodzonego oraz adaptacyjnego. Pierwsza dywizja, układ wrodzony, to niewyspecjalizowany zestaw komórek patrolujących organizm i reagujących szybko na wszelkie zagrożenia, ale mający umiarkowaną siłę rażenia. Radzi sobie bardzo dobrze z niegroźnymi drobnoustrojami i zapobiega wielu infekcjom, ale przy bardziej niebezpiecznych zarazkach musi wezwać pomoc. Wtedy do akcji wkracza układ adaptacyjny, składający się z wyspecjalizowanych komórek, które pracują razem nad wytworzeniem przeciwciał – drobnych struktur białkowych, które bardzo dokładnie rozpoznają i neutralizują konkretne zarazki oraz zapobiegają ich namnażaniu się w organizmie. Przeciwciała są bardzo skuteczną bronią przeciwko patogenom, ale ich produkcja jest czasochłonna – zazwyczaj zajmuje około tygodnia – ponieważ komórki muszą nauczyć się, jakie przeciwciała działają najlepiej. Dlatego adaptacyjny układ odpornościowy uruchamiany jest tylko w nadzwyczajnych przypadkach. Co istotne, przepis na raz stworzone przeciwciała zostaje zapisany w “pamięci” komórek przez wiele lat, czasami całe życie, i w przypadku ponownej styczności z zarazkiem przeciwciała mogą zostać bardzo szybko wyprodukowane. Oczywiście przeciwciała nie są jedyną bronią walki z wirusami, ale z uwagi na ich wysoką skuteczność w neutralizacji cząsteczek wirusa, są jedną z najszybszych i najpotężniejszych.