Wiskundige biologiegeschiedenis, object van studie, toepassingen

De Wiskundige biologie of biomathematica is een tak van wetenschap die verantwoordelijk is voor de ontwikkeling van numerieke modellen die erin slagen om verschillende natuurlijke fenomenen te simuleren die verband houden met levende wezens; dat wil zeggen, het impliceert het gebruik van wiskundige hulpmiddelen om natuurlijke of biologische systemen te bestuderen.

Zoals in zijn naam kan worden begrepen, is biomathematica een interdisciplinair gebied, dat op het snijvlak van kennis tussen biologie en wiskunde is. Een eenvoudig voorbeeld van deze discipline kan de ontwikkeling van statistische methoden omvatten om problemen op het gebied van genetica of epidemiologie op te lossen, om er een te noemen.

Lotka-Volterra Law voor de relatie tussen roofdieren en dammen (Bron: Curtis Newton ↯ 10:55, 20. April. 2010 (CEST).De originele uploader was Lämpel in Duitse Wikipedia. [CC BY-SA 3.0 (http: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/3.0/)] via Wikimedia Commons)

Op dit kennisgebied is het normaal dat wiskundige resultaten voortkomen uit biologische problemen of worden gebruikt om ze op te lossen, maar sommige onderzoekers zijn erin geslaagd om wiskundige problemen op te lossen op basis van de observatie van biologische fenomenen, dus het is geen unidirectionele relatie tussen Beide wetenschapsvelden.

Uit het bovenstaande kan worden gewaarborgd dat een wiskundig probleem het einde is waarvoor biologische hulpmiddelen en vice versa worden gebruikt; dat een biologisch probleem het einde is waarvoor de zeer gevarieerde wiskundige hulpmiddelen worden gebruikt.

Momenteel groeit het gebied van wiskundige biologie door versnelde stappen en wordt het beschouwd als een van de meest moderne en opwindende toepassingen van wiskunde. Het is erg nuttig, niet alleen in de biologie, maar in biomedische wetenschappen en op het gebied van biotechnologie.

[TOC]

Biomathematica geschiedenis

Wiskunde en biologie zijn twee wetenschappen met veelheid aan toepassingen. Wiskunde is misschien zo oud als de westerse cultuur, de oorsprong dateert vele jaren voordat Christus en het nut ervan is aangetoond voor een groot aantal toepassingen.

Kan u van dienst zijn: Oxidasetest: fundering, procedure en gebruik

Biologie als wetenschap is echter veel recenter, omdat de conceptualisatie ervan pas het begin van de 19e eeuw is gebeurd dankzij de interventie van Lamarck, voor de 19e eeuw.

De relatie tussen wiskundige en biologische kennis is smal sinds de vroege stadia van de beschavingen, omdat de regeling van nomadische volkeren plaatsvond dankzij de ontdekking dat de natuur systematisch kan worden benut, wat de eerste noties wiskunde en biologisch moet hebben.

In hun principes werden biologische wetenschappen beschouwd als "ambachten", omdat ze voornamelijk verwezen naar populaire activiteiten zoals landbouw of vee; Ondertussen ontdekte de wiskunde abstractie en had hij enkele enigszins verre toepassingen.

De samenvloeiing tussen biologie en wiskunde dateert uit de vijftiende en zestiende eeuw, met de komst van de fysiologie, een wetenschap die kennis veroorzaakt, ze classificeert, bestelt en systematiseert om wiskundige hulpmiddelen te maken wanneer nodig.

Thomas Malthus

Het was Thomas Malthus, een hedendaagse econoom bij Lamarck, die het precedent legde voor het begin van de wiskundige biologie, omdat hij de eerste was die een wiskundig model postuleerde om de populatiedynamiek te verklaren op basis van natuurlijke hulpbronnen.

De benaderingen van Malthus waren vervolgens meer ontwikkeld en uitgewerkt en vormen tegenwoordig onderdeel van de basis van ecologische modellen die worden gebruikt om de relatie tussen roofdieren en hun prooi te verklaren, bijvoorbeeld.

Object of Study of Mathematical Biology

Wiskundige biologie is een interdisciplinair wetenschappelijk gebied. Bron: Konstantin Kolosov - Pixabay

Wiskundige biologie is een wetenschap die het gevolg is van de integratie van verschillende wiskundige hulpmiddelen met biologisch, experimenteel of niet, die wil profiteren van de "kracht" van wiskundige methoden om de wereld van levende wezens, hun cellen en van de moleculen beter te verklaren.

Het kan je van dienst zijn: voedselketen: elementen, trofische piramide en voorbeelden

Ongeacht de mate van technologische complexiteit, bestaat wiskundige biologie uit de "eenvoudige" overweging dat er een analogie is tussen twee processen, namelijk:

- De complexe structuur van een levend wezen is het resultaat van de toepassing van eenvoudige "gekopieerde" en "snijden en splitsen" of "Splicing”(Bijvoorbeeld) voor initiële informatie die is opgenomen in een sequentie van een DNA -sequentie (deoxyribonucleïnezuur).

- Het resultaat F (Ω) van de toepassing van een berekenbare functie op een opstelling W kan worden verkregen door een combinatie van eenvoudige basisfuncties toe te passen op W.

Het veld van wiskundige biologie past wiskundegebieden toe, zoals berekening, waarschijnlijkheidstheorieën, statistieken, lineaire algebra, algebraïsche geometrie, topologie, differentiaalvergelijkingen, dynamische systemen, combinatoriale en coderingstheorie.

Onlangs is deze discipline zeer benut voor de kwantitatieve analyse van verschillende soorten gegevens, omdat biologische wetenschappen zich hebben gewijd aan grote gegevensmassa's waaruit informatie waardevol kan worden geëxtraheerd.

Veel onderzoekers zijn zelfs van mening dat de grote explosie van biologische gegevens de noodzaak heeft gecreëerd om nieuwe en complexere wiskundige modellen te ontwikkelen voor analyse, evenals computationele algoritmen en aanzienlijk complexere statistische methoden.

Toepassingen

Een van de belangrijkste toepassingen van wiskundige biologie heeft te maken met de analyse van DNA -sequenties, maar deze wetenschap is ook betrokken bij het modelleren van epidemieën en bij de studie van de verspreiding van zenuwsignalen.

Het is gebruikt voor de studie van neurologische processen zoals de ziekte van Parkinson, Alzheimer en amyotrofe laterale sclerose, bijvoorbeeld.

Kan u van dienst zijn: erythrous: kenmerken, structuur, functies

Het is zeer nuttig voor de studie van evolutieprocessen (theorisaties) en voor de ontwikkeling van modellen die de relatie van levende wezens met elkaar en hun omgeving verklaren, dat wil zeggen voor ecologische benaderingen.

De modellering en simulatie van verschillende soorten kankers is ook een goed voorbeeld van de meerdere toepassingen die wiskundige biologie tegenwoordig heeft, vooral met betrekking tot de simulatie van interacties tussen cellulaire populaties.

Voorbeeld van de analyse van de DNA-sequenties die vaak worden gebruikt in de genomics (bron: RadTK172 [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/4.0)] via Wikimedia Commons)

Biomathematica is ook zeer geavanceerd op het gebied van computationele neurowetenschappen, in studies van populatie en fylogenomische en genomische dynamiek in het algemeen.

In deze laatste tak van genetica is het van grote relevantie geweest, omdat het de afgelopen jaren een van de hoogste groeigebieden is, omdat de snelheid van het verkrijgen van gegevens extreem hoog is, wat nieuwe en betere technieken verdient voor de verwerking en analyse.

Referenties

1. Andersson, s., Larsson, K., Larsson, m., & Jacob, m. (Eds.)). (1999). Biomathematica: wiskunde van bioslaturen en biodynamica. Elsevier.
2. Elango, p. (2015). De rol van wiskunde in de biologie.
3. Friedman, een. (2010). Wat is wiskundige biologie en hoe nuttig is het. Kennisgevingen van de AMS, 57 (7), 851-857.
4. Hofmeyr, j. H. S. (2017). Wiskunde en biologie. South African Journal of Science, 113 (3-4), 1-3.
5. Kari, l. (1997). DNA Computing: aankomst van biologische wiskunde. Mathematical Intelligencer, 19 (2), 9-22.
6. Pacheco Castelao, J. M. (2000). Wat is wiskundige biologie?
7. Riet, m. C. (2004). Waarom is de biologie van Mathematico zo hard? Kennisgevingen van de AMS, 51 (3), 338-342.
8. Ulam, s. M. (1972). Subideeën en vooruitzichten in biomathematica. Jaaroverzicht van biofysica en bio-engineering, 1 (1), 277-292.