Наблюдая в реальном времени за распространением пандемии COVID-19, все, наверное, уже успели подумать, что мир рушится: валютные рынки на глубоком дне, премьер-министр одной известной и влиятельной страны угодил в отделение реанимации и интенсивной терапии, с вирусом слегли многие известные люди. Каждый из нас — на расстоянии нескольких рукопожатий от человека, пострадавшего от инфекции.
Мы видим, как мир быстро меняется, отвечая на вызов. Испания рассматривает возможность введения универсального базового дохода, так как опасения, что будет нечего есть, заставляют людей выходить на улицу — они обходят запрет и пытаются работать, несмотря на риски. Многие бизнесы свыкаются с мыслью, что работа из дома — не такой уж плохой вариант, и, может быть, в будущем она получит большее распространение. Уязвимости медицинских систем разных стран вышли на первый план, и, возможно, публичное внимание, прикованное к ним сейчас, заставит правительства изменить стратегии организации сектора здравоохранения.
Степень кооперации стран и альтруизма людей поражают. Надеюсь, текущие события станут историческим прецедентом, изменившим путь всего человечества в сторону сотрудничества и совместного устранения угроз существованию людей как вида.
Какие угрозы ждут нас в будущем, и что случится, если сегодняшний урок останется неусвоенным? Специалисты по экзистенциальным рискам — то есть, по вероятности возникновения таких глобальных угроз — начали рассматривать варианты гибели человечества от пандемий уже давно. Вот, что они говорят.
Математика апокалипсиса
Одной единственной пандемии стереть человечество с лица Земли довольно сложно. Такое станет возможным, только если количество людей, которых один человек в среднем заражает, обычно обозначаемое буквой R0, будет очень большим, скажем, 10, а вероятность умереть в результате заражения — очень высокой. Но даже при таком сценарии человечество, при должной сознательности, сможет — с помощью карантинных мер — переждать кризис и дождаться разработки лечения и вакцины.
Примем число людей в мире за N и присвоим ему значение 10 миллиардов (ожидается, что до такого числа возрастёт население планеты к 2050 году). Скажем, что у каждого патогена есть определённая вероятность убить человека — P. Она вычисляется с учётом показателя летальности болезни и R0. До сих пор часто наблюдалась обратная корреляция между этими показателями — чем смертельнее болезнь, тем менее она заразна. Сравните, например, ближневосточный респираторный синдром и сезонный грипп по этим показателям: БВРС убил около 600 человек из, примерно, 1600 заразившихся, а сезонный грипп, по оценкам CDC, в этом сезоне — 23 000 из 38 миллионов. Частично так происходит потому, что в одном случае больной умирает быстро и не успевает заразить многих вокруг себя, а в другом — живёт себе и заражает людей вокруг. Но мы видим, что в случае с COVID-19 (как, например, и с ВИЧ) нет такой корреляции: временной промежуток между заражением и появлением симптомов довольно большой, и в течение всего этого времени человек остаётся заразным.
Вернёмся к нашей модельной пандемии. Если 70% всех людей окажутся заражёнными и 70% из них погибнет, на планете останется около 50% ранее живших на ней людей. Этого всё же достаточно для человечества, чтобы восстановиться. И пока что таких зловредных патогенов не встречалось, за исключением бубонной чумы, истребившей, по разным оценкам, 30—60% населения Европы.
Сложнее всего будет справиться с так называемой мультипандемией — когда множество различных, но очень опасных патогенов, пусть и с низкой вирулентностью, обрушатся на землян. Рассмотрим линейный сценарий взаимодействия таких пандемий — в нашей абстракции они стартуют в одно и то же время и действуют независимо друг от друга. (Хотя, в реальности обычно такого чистого сценария не бывает, патогены из разных классов — грибки, вирусы и бактерии — взаимодействуют друг с другом, облегчая один другому дорогу для проникновения в организм человека).
При одновременно происходящих пандемиях, количество S1 выживших после воздействия первой пандемии будет равно (1−P)N. (Напомню, N — число землян, P — вероятность смерти человека в результате эпидемии). Допустим, параллельная пандемия имеет точно такие же свойства. Тогда количество выживших S2 будет равно (1−P)S1, то есть (1−P)2N.
Будем считать, что человечества не осталось, когда выжила лишь одна особь, то есть SM = (1−P)MN ⩽ 1, где M — число одновременных пандемий. Найдём М с помощью логарифмирования, получим M ⩾ log1/(1−P) N. Подставим конкретные значения: log1/(1−0,5) 10 000 000 000 = 33,21. Получается, чтобы количество выживших S было не больше одного человека, число одновременных эпидемий M должно быть не меньше 33,21.
Понятно, что 33 пандемии сразу довольно сложно помыслить, такого никогда не бывало. Хотя… помните североамериканских индейцев времён Колумба? Им завезли довольно много эндемичных для Старого света заболеваний — оспу, корь, тиф, сальмонеллёз. И что осталось от коренного населения? По некоторым данным, вплоть до 99% из них умерло.
Чтобы продолжалась человеческая жизнь на планете, нужно, чтобы сохранилось как минимум 100 компактно проживающих людей (но, заметьте, для сохранения цивилизации этого недостаточно, так что эти люди будут именно что свидетелями апокалипсиса). Скорее всего, выжившие будут разбросаны по различным убежищам, находящимся на значительной дистанции друг от друга. Кроме этого, многие из них будут иметь проблемы со здоровьем, несовместимые с оставлением потомства. Поэтому количество выживших, способное обеспечить человеческому роду возможность плодиться и размножаться, должно быть порядка 10 000 человек.
10 000 — это уже на 4 порядка больше, чем 1 человек — а именно одного мы рассматривали в нашей модели выше. Пересчитывая наше неравенство с новыми показателями, мы получим, что нужно уже лишь 20 одновременных пандемий уровня «Чёрной смерти», чтобы поставить людей как вид на грань вымирания. А если мы ещё поиграем с показателями и сделаем вероятность смерти человека от эпидемии P = 0,9, то нам понадобится лишь 6 одновременных пандемий.
Испанский грипп, или испанка, поразивший мир в 1918 году, убил 1% населения планеты. Если бы 100 испанок обрушилось на Землю, то осталось бы 3,7 миллиарда людей из нашего гипотетического N = 10 миллиардов — вполне солидное значение, чтобы сохранить и восстановить инфраструктуру. Но если бы 1000 испанок обрушилось на Землю, то выжило бы лишь 400 000 человек, и они были бы разбросаны по всему миру. Вероятность выживания человечества в таком сценарии уже под сомнением, а сохранения цивилизации — тем более.
Зоонозные инфекции, вирусные лаборатории и случайности
Вероятность одновременного распространения 20 эпидемий с высокой летальностью и высокой вирулентностью кажется довольно низкой, потому что, как мы уже видели, виральность и летальность, если упрощать, находятся в обратной корреляции. Но некоторые условия могут повысить эту вероятность. Например, есть случаи так называемых синдемий, когда две эпидемии вступают во взаимовыгодный симбиоз — одна болезнь повышает для человека шанс заразиться другой и умереть. В подобных отношениях симбиоза находятся, например, ВИЧ и туберкулёз, сифилис и ВИЧ, грипп и бактериальная, например, пневмококковая, пневмония.
Кстати, наше генетическое разнообразие невелико по сравнению, например, с другими гоминидами, и эта гомогенность делает нас, человечество, более уязвимыми к вирусам.
На вероятность возникновения мультипандемий влияет и глобализация, причём не только посредством повышения мобильности населения (и разносчиков патогенов в том числе). Сейчас особую опасность представляют зоонозные инфекции — мутировавшие и перешедшие от животных к людям, иммунно наивным к таким заболеваниям. Эбола, Зика, атипичная пневмония и многие другие — всё это болезни, появившиеся изначально не среди людей. Зоонозные инфекции поражают человека всё чаще из-за увеличившегося контакта людей с дикой природой. Причём, такие контакты происходят не только на «мокрых рынках» диких животных, как в Ухане. Вырубка лесов и освоение людьми новых территорий — всё это приводит к тому, что человек живёт гораздо ближе к зоне обитания диких животных, которые могут передать ему патоген. Например, в Африке к югу от Сахары из-за вырубок летучие мыши переместили свои места обитания ближе к населённым пунктам, где заразили людей лихорадкой Эбола.
Но даже несмотря на глобализацию, вероятность мультипандемии, возникшей природным путём, остаётся довольно низкой. Современное человечество не индейцы XVI века, нам некому приносить извне паноптикум вирулентных патогенов (разве только прилетят пришельцы и заразят нас неведомой хворью — но тут уже вероятность будет как в том анекдоте про встречу динозавра на улице — 50 на 50).
Более вероятным представляется сценарий, в котором злоумышленник создаёт несколько высоко смертоносных и вирулентных патогенов и распространяет их по разным частям света. Такие патогены известны среди животных, и современные технологии вполне позволяют их адаптировать под человека (этические кодексы, наоборот, не позволяют, но какой злоумышленник будет на них смотреть!). Среди смертельных для животных патогенов можно вспомнить вирусную чуму крупного рогатого скота (Rinderpest), убившую 90% затронутого ею поголовья. Можно вспомнить и эпидемию хитридиомикоза среди амфибий, спровоцированную грибком Batrachochytrium dendrobatidis, а также грибок Pseudogymnoascus destructans, вызывающий «синдром белого носа», почти обнуливший популяцию некоторых видов летучих мышей Северной Америки. Чёрные крысы на острове Рождества в Австралии в 1898—1908 годах были полностью уничтожены кинетопластидами Trypanosoma. Это всё — животные патогены, и людям они не страшны, может сказать читатель. Но массовое разведение животных на фермах, а также популярные в некоторых странах рынки диких животных увеличивают вероятность того, что при появлении там смертельного патогена, он быстро мутирует и будет передан людям.
К счастью, такие события в природе, когда возникает очень вирулентный и высоко смертельный патоген, — большая редкость. Но ничто не мешает злоумышленникам взять патоген, имевший летальное воздействие на ту или иную популяцию животных, и адаптировать его под человека. Можно также сделать из нелетального человеческого патогена летальный. Сама возможность такого изменения хорошо иллюстрируется экспериментом, в котором вирус мышиной оспы адаптировали, добавив в него ген иммуносуппрессии, и он стал иметь высокую летальность. Кроме летальности, можно увеличить лёгкость распространения — были эксперименты с птичьим гриппом, обычный штамм которого не передаётся по воздуху, — его «заточили» под хорьков и сделали так, чтобы он передавался воздушным путём и увеличил таким образом показатель R0.
Технология создания новых патогенов может быть и не такой замысловатой — например, вирус можно синтезировать на ДНК-синтезаторе, что было многократно сделано начиная с 2010 года. В 2003 году учёные из Института альтернативной биологической энергии в США (Institute of Alternative Biological Energy) под руководством Крэйга Вентера (Craig Venter) синтезировали из доступных химических соединений живой бактериофаг phi-X174 (это вирус, который поражает бактерию E. Coli, но безопасен для людей и животных). В 2017-м Вентер и коллеги опубликовали статью, в которой описана система печати вируса с удалённым контролем, назовём такую систему биопринтером. Следующим логическим шагом злоумышленников было бы создание такого биопринтера, который сам может быть подетельно распечатан на 3D-принтере и собран в относительно кустарных условиях. (Подобно проекту RepRap, в котором разрабатывается 3D-принтер, способный напечатать детали для создания точно такого же 3D-принтера). И если такой биопринтер будет создан, то печать вирусов будет вполне доступна даже для злоумышленника средней руки. А задачу проектирования смертельных патогенов можно поручить ИИ: по аналогии с тем, как ИИ находит молекулы, потенциально пригодные для использования в медицине, он может находить и «эффективные» патогены.
Кто может быть этим злоумышленником? Да кто угодно, начиная от государств, в силу тех или иных причин попавших в ситуацию противостояния всему миру (глядя на мировую историю, это вполне можно представить; правда, такому государсту сначала придётся привить всё собственное население!), продолжая религиозными фанатиками и заканчивая простыми сумасшедшими. Но есть большая вероятность и того, что всё произойдет случайно (как и со многими другими бедами) — в результате действий множества вовлечённых агентов. Причём, эта вероятность повышается вместе с ростом числа коммерческих биотехнологических лабораторий и производств, в каждой и каждом из которых что-то может пойти не так.
Вместо вывода: эмпирика апокалипсиса
Если многие опасные патогены начнут циркулировать одновременно и у нас не будет диагностических средств и способов лечения, это быстро приведёт к переполненности больниц. Своеобразную репетицию апокалипсиса мы видим уже сейчас: в Эквадоре больницы оказались настолько переполнены, а медицинский персонал настолько занят, что не находит времени забрать тела с улиц и из домов — семьи вынуждены жить рядом с трупами. В Нью-Йорке больничных коек не хватает, поэтому разворачивают передвижные больницы и морги. В Испании дома престарелых, где особо свирепствовала эпидемия, были оставлены их работниками из страха за собственную жизнь, и старики умирали одни. Всё это уже тянет на несколько фильмов ужасов. И это то, что происходит в реальности — во время пандемии только одной инфекции.
Если ситуация мультипандемии продлится довольно долго, и всё это время люди будут сидеть на карантине, а страны будут закрыты, рискует обрушиться инфраструктура — в том числе, доставка средств первой необходимости, таких как еда, одежда, запчасти к технологическим установкам. Нехватка пищи выгонит людей на улицы — они будут шнырять туда-сюда голодные и злые, заражая друг друга, — а это уже похоже на самый настоящий зомби-апокалипсис.
Вывод может быть лишь один — сильным мира сего надо позаботиться об устранении рисков заранее, а обычным смертным — создать лобби для этого.
***
Препринт статьи Алексея Турчина, Брайана Патрика Грина (Brian Patrick Green) и Дэвида Денкенбергера (David Denkenberger), на котором основана данная статья, можно найти здесь.
