drOczywiste jest, że wariant omikronowy koronawirusa rozprzestrzenia się szybciej niż wariant delta, który dominował do tej pory. Nie jest szczegółowo wyjaśnione, dlaczego jeden rodzaj wirusa jest bardziej zaraźliwy niż inny. Oprócz przyczyn biologicznych pewną rolę mogą również odgrywać wpływy fizyczne.
Taki jest wniosek naukowców Instytut Nauki i Techniki Okinawa O profesorze Elliocie Fried i podoktorancie Vikash Chaurasia. Obliczyli, w jaki sposób kształt i rozmieszczenie guzków na powierzchni wirusa SARS-CoV-2 wpływa na pewne właściwości mechaniczne, które z kolei mają wpływ na zdolność wirusa do przyczepiania się do komórek ludzkich.
Podczas przenoszenia małych cząstek, takich jak wirusy, występuje efekt samoobrotu. Im szybciej wirusy obracają się wokół siebie, tym trudniej jest zadokować w odpowiednich miejscach wiązania na powierzchni komórki. Zgodnie z tezą naukowców wirusy krążące szybciej powinny być mniej zaraźliwe niż wirusy krążące wolniej. Ale od czego zależy prędkość rotacji wirusów?
W czasopiśmie Fluid Physics naukowcy donoszą, jak różne kształty i układy wpływają na dynamikę rotacyjną wirusów SARS-CoV-2. Aby dokonać sensownych obliczeń, naukowcy najpierw potrzebowali informacji o rzeczywistym kształcie fal koronowych. Ta wiedza przyniosła badaczom Mona Kanso i Jeffrey Giacomin z Uniwersytet Królowej w Kanadzie.
Według Chaurasia kolce składają się z trzech małych kulek, które razem tworzą trójkąt. Oprócz dokładnego kształtu naukowcy zmienili także ładunek elektryczny, liczbę i rozmieszczenie kolców na powierzchni wirusa.
Rzeczywistość jest bardziej skomplikowana niż ten model
Na przykład w przypadku 74 równomiernie rozmieszczonych kolców i ładunków naukowcy odkryli wyraźną różnicę w zdolności wirowania wirusów, które były obdarzone polami tak prostymi jak wzór kolców i trzema mniejszymi kulkami kolców. W tym drugim przypadku mobilność rotacyjna została zmniejszona o 39 procent, co prawdopodobnie pozwala na większe zarażanie.
„Rozumiemy, że rzeczywistość jest bardziej złożona niż te proste założenia”, przyznaje Chaurasia. Kulisty kształt wirusa i geometria kolca to doskonałe procesy, które z pewnością nie odzwierciedlają rzeczywistości.
„Możliwe jest również, że paznokcie są inaczej naładowane i mogą poruszać się elastycznie po powierzchni” – mówi Chaurasia. Wiele badań jest nadal potrzebnych i jest to już zaplanowane.
Jednak naukowcy są już przekonani, że właściwości powierzchniowe i spinowe odgrywają ważną rolę w procesie infekcji. Dlatego przydatne może być szczegółowe porównanie kształtu i rozmieszczenia kolców u różnych mutantów Sars-CoV-2.