Как и в случае с любым другим живым организмом, вирусы эволюционируют с течением времени. Те, у кого есть преимущества в выживании, становятся доминирующими в генофонде. На эту эволюцию влияют многие факторы окружающей среды, включая поведение человека. Изолируя больных людей и используя карантин для борьбы со вспышками, люди могут сложным образом изменить эволюцию вируса. Прогнозирование того, как происходят эти изменения, жизненно важно для разработки адаптивных методов лечения и вмешательств.

Важным понятием в этом взаимодействии является вирусная нагрузка, которая относится к количеству или концентрации вируса, присутствующего в мл жидкости организма. При SARS-CoV-2 более высокая вирусная нагрузка в респираторных выделениях увеличивает риск передачи воздушно-капельным путем. Вирусная нагрузка связана с возможностью передачи вируса другим людям. Например, такой вирус, как Эбола, имеет исключительно высокую вирусную нагрузку, в то время как обычная простуда имеет низкую. Однако вирусы должны соблюдать тщательный баланс, поскольку увеличение максимальной вирусной нагрузки может быть выгодным, но чрезмерная вирусная нагрузка может привести к тому, что люди станут слишком больными, чтобы передавать вирус другим.

Исследовательская группа, возглавляемая профессором Синго Ивами из Высшей научной школы Университета Нагои, выявила тенденции, используя математическое моделирование с компонентом искусственного интеллекта для изучения ранее опубликованных клинических данных. Они обнаружили, что варианты SARS-CoV-2, которые были наиболее успешны в распространении, имели более ранний и высокий пик вирусной нагрузки. Однако, поскольку вирус эволюционировал от пре-Альфа к дельта вариантам, у него была более короткая продолжительность заражения. Исследователи также обнаружили, что сокращение инкубационного периода и увеличение доли бессимптомных инфекций, зарегистрированных по мере мутации вируса, также повлияли на эволюцию вируса.

Результаты показали явную разницу. По мере того, как вирус эволюционировал от уханьского штамма к штамму Дельта, они обнаружили 5-кратное увеличение максимальной вирусной нагрузки и 1,5-кратное увеличение количества дней до достижения пика вирусной нагрузки.

Ивами и его коллеги предполагают, что изменения в поведении человека в ответ на вирус, направленные на ограничение передачи, усиливали давление отбора на вирус. Это привело к тому, что SARS-CoV-2 передавался в основном в бессимптомный и предсимптоматический периоды, которые наступают на более ранних этапах инфекционного цикла. В результате пик вирусной нагрузки пришелся на этот период, чтобы более эффективно распространяться на ранних предсимптоматических стадиях.

При оценке стратегий общественного здравоохранения в ответ на COVID-19 и любые будущие патогены, потенциально вызывающие пандемию, необходимо учитывать влияние изменений в поведении человека на закономерности эволюции вируса. "Мы ожидаем, что иммунное давление, вызванное вакцинациями и/или предыдущими инфекциями, стимулирует эволюцию SARS-CoV-2", - сказал Ивами. "Однако наше исследование показало, что поведение человека также может способствовать эволюции вируса более сложным образом, что указывает на необходимость переоценки эволюции вируса".

Их исследование предполагает возможность того, что новые штаммы коронавируса эволюционировали из-за сложного взаимодействия между клиническими симптомами и поведением человека. Группа надеется, что их исследование ускорит создание режимов тестирования для адаптивного лечения, эффективного скрининга и стратегий изоляции.