تعرَّضت المجتمعات البشرية إلى عديد من الأوبئة والجوائح في التاريخ. ورافقت هذه الأوبئة تفسيرات واعتقادات متنوِّعة، كان معظمها أقرب إلى الخرافات، ولا يزال بعضها سائداً حتى اليوم. لكن مع ظهور نظرية جرثومية المرض على يد لويس باستور، في القرن التاسع عشر، بدأت المعرفة العلمية بشأن الأوبئة تتوسع. ويُعدُّ وليام فار (1807-1883م) أول من اكتشف المبادئ الرياضية التي تحكم سلوك الأوبئة.
وفي أوائل القرن العشرين، عمل عالما الأوبئة البريطانيان وليام هامر، ورونالد روس الحائز جائزة نوبل لأبحاثه حول انتشار الملاريا، وغيرهما من المتخصصين في الصحة العامة على تطوير نماذج رياضية حول الأوبئة، انطوى معظمها على تفاعل ثلاثة عناصر رئيسة: المُمْرِض أو مسبب المرض (pathogen)، والمضيف البشري، والظروف البيئية.

نظرية الوباء
ترتكز النظرية الحديثة لحدوث الوباء على توفّر هذه العناصر الثلاثة، وينطوي تفاعلها على كثير من التعقيدات الرياضية التي تم إثبات صحتها بأبحاث ميدانية كثيرة حول العالم على مدى عقود من الزمن:
المُمْرِض: تختلف مسببات الأمراض المعدية في الحجم والتركيب البيولوجي من جزيئات البروتين، والفيروسات ما دون الخلية، والبكتيريا أحادية الخلية، إلى الديدان الشريطية متعدِّدة الخلايا. وتنتشر عن طريق الاتصال المباشر من شخص لآخر، أو من خلال المواد الشخصية والملابس والأواني وغيرها؛ أو عن طريق حاملات المرض مثل الماء أو الطعام أو الحليب أو الهواء؛ أو الحشرات وغيرها من الحيوانات الناقلة.
البيئة: يمكن للمُمْرِضات وناقلاتها نقل العدوى فقط في نطاق ظروف طبيعية خاصة جداً بكل واحدة منها. فعلى سبيل المثال، تحتاج جميعها حتى تنتشر درجات حرارة معيَّنة تختلف بين الواحدة والأخرى؛ ففيروسات الإنفلونزا تحتاج حرارة ورطوبة متدنيتين. وتزدهر الضمة الكوليرية، المسبِّبة لمرض الكوليرا، في علاقة تكافلية مع بعض أنواع العوالق. كما تنمو عصية السل في الزوايا المظلمة المليئة بالغبار من المساكن المكتظة. وتستطيع جراثيم الكزاز العيش في التربة إلى ما لا نهاية تقريباً.
المضيف: عندما يغزو المُمْرِض المضيف، يتم استدعاء جهاز المناعة للدفاع عن جسم المضيف من الأذى. هذه المناعة ليست ثابتة، ويمكن أن تكون مؤقتة أو طويلة الأمد أو دائمة، ويكتسبها المرء عن طريق انتقال الأجسام المضادة من الأمهات إلى الرُضَّع عبر المشيمة أو من حليب الأم، أو عن طريق التطعيم أو التحصين بطرق مختلفة. ونظرية الوباء تنظر في كل من المضيفين الأفراد وكذلك السكان ككل، والمعروف في هذا السياق باسم “مناعة القطيع”.