História matematickej biológie, objekt štúdie, aplikácie

Ten Matematická biológia alebo Biomathematics je odvetvie vedy, ktorá je zodpovedná za vývoj numerických modelov, ktoré dokážu simulovať rôzne prírodné javy súvisiace so živými bytosťami; to znamená, že to znamená použitie matematických nástrojov na štúdium prírodných alebo biologických systémov.

Ako sa dá chápať v jeho mene, biomathematika je interdisciplinárna oblasť, ktorá je na križovatke vedomostí medzi biológiou a matematikou. Jednoduchý príklad tejto disciplíny by mohol zahŕňať vývoj štatistických metód na riešenie problémov v oblasti genetiky alebo epidemiológie.

Lotka-Volterra Law pre vzťah medzi predátormi a priehradami (zdroj: Curtis Newton ↯ 10:55, 20. Rít. 2010 (CEST).Pôvodný nováčik bol Lämpel na nemeckej Wikipédii. [CC BY-SA 3.0 (http: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/3.0/)] Via Wikimedia Commons)

V tejto oblasti vedomostí je normálne, že matematické výsledky vyplývajú z biologických problémov alebo sa používajú na ich vyriešenie, ale niektorým vedcom sa však podarilo vyriešiť matematické problémy na základe pozorovania biologických javov, takže nejde o jednosmerný vzťah medzi Obe oblasti vedy.

Z vyššie uvedeného je možné zabezpečiť, že matematický problém je koniec, pre ktorý sa používajú biologické nástroje a naopak; že biologický problém je koniec, pre ktorý sa používajú veľmi rozmanité matematické nástroje.

V súčasnosti rast matematickej biológie rastie zrýchlenými krokmi a považuje sa za jednu z najmodernejších a najzaujímavejších aplikácií matematiky. Je to veľmi užitočné nielen v biológii, ale aj v biomedicínskych vedách a v oblasti biotechnológie.

[TOC]

Biomatematická história

Matematika a biológia sú dve vedy s množstvom aplikácií. Matematika je pravdepodobne taká stará ako západná kultúra, jej pôvod sa datuje mnoho rokov pred Kristom a jej užitočnosť sa odvtedy preukázala pre veľké množstvo aplikácií.

Môže vám slúžiť: oxidázový test: základ, postup a použitie

Biológia ako veda je však oveľa novšia, pretože jej konceptualizácia sa nestala až do začiatku 19. storočia vďaka zásahu Lamarcka na 18. storočia.

Vzťah matematických a biologických znalostí je úzky od počiatočných štádií civilizácií, pretože osídlenie kočovných národov sa uskutočnilo vďaka objavu, že príroda by sa mohla systematicky využívať, čo musí mať povinné prvé pojmy matematika a biologické.

Vo svojich zásadách boli biologické vedy považované za „remeslá“, pretože sa odvolávali najmä na populárne činnosti, ako je poľnohospodárstvo alebo hospodárske zvieratá; Medzitým matematika objavila abstrakciu a mala nejaké trochu vzdialené aplikácie.

Sútok medzi biológiou a matematikou siaha až do pätnásteho a šestnásteho storočia, s príchodom fyziológie, ktorá je vedou, ktorá zoskupuje vedomosti, klasifikuje ich, objednáva ich a systematizuje ich využívanie matematických nástrojov v prípade potreby.

Thomas Malthus

Bol to Thomas Malthus, súčasný ekonóm s Lamarckom, ktorý položil precedens pre začiatok matematickej biológie, pretože bol prvým, kto postuloval matematický model, ktorý vysvetlil dynamiku populácie na základe prírodných zdrojov.

Malthusove prístupy boli následne rozvinutejšie a rozpracované a v súčasnosti sú súčasťou základu ekologických modelov, ktoré sa používajú na vysvetlenie vzťahu medzi dravcami a ich korisťou, napríklad.

Objekt štúdia matematickej biológie

Matematická biológia je interdisciplinárna vedecká oblasť. Zdroj: Konstantin Kolosov - Pixabay

Matematická biológia je veda, ktorá je výsledkom integrácie rôznych matematických nástrojov s biologickými, experimentálnymi alebo nie, ktoré sa snaží využiť „moc“ matematických metód na lepšie vysvetlenie sveta živých bytostí, ich buniek a jeho molekulácií.

Môže vám slúžiť: potravinový reťazec: prvky, trofická pyramída a príklady

Bez ohľadu na stupeň technologickej zložitosti, matematická biológia pozostáva z „jednoduchého“ zváženia, že medzi dvoma procesmi existuje analógia, konkrétne:

- Komplexná štruktúra živej bytosti je výsledkom použitia jednoduchého „kopírovaného“ a „rezania a zostrihu“ alebo „Splijstvo”(Napríklad) k počiatočným informáciám, ktoré sú obsiahnuté v sekvencii DNA (kyselina deoxyribonukleová).

- Výsledok F Ω) aplikácie výpočtovej funkcie na usporiadanie W možno získať použitím kombinácie jednoduchých základných funkcií W.

Oblasť matematickej biológie uplatňuje oblasti matematiky, ako sú výpočet, teórie pravdepodobnosti, štatistika, lineárna algebra, algebraická geometria, topológia, diferenciálne rovnice, dynamické systémy, kombinatoria a teória kódovania.

Nedávno sa táto disciplína veľmi využíva na kvantitatívnu analýzu rôznych typov údajov, pretože biologické vedy sa venovali veľkým množstvám údajov, z ktorých môžu byť informácie extrahované cenné.

V skutočnosti mnohí vedci domnievajú, že veľký výbuch biologických údajov „vytvoril“ potrebu vyvinúť nové a zložitejšie matematické modely pre analýzu, ako aj výpočtové algoritmy a podstatne zložitejšie štatistické metódy.

Žiadosti

Jedna z najvýznamnejších aplikácií matematickej biológie súvisí s analýzou sekvencií DNA, ale táto veda sa tiež podieľa na modelovaní epidémie a do štúdia šírenia nervových signálov.

Používa sa na štúdium neurologických procesov, ako je napríklad Parkinsonova choroba, napríklad Alzheimerova a amyotrofická laterálna skleróza.

Môže vám slúžiť: erythrous: Charakteristiky, štruktúra, funkcie

Je to veľmi užitočné pre štúdium evolučných procesov (teoretizácie) a pre vývoj modelov, ktoré vysvetľujú vzťah žijúcich bytostí medzi sebou a ich prostredím, to znamená pre ekologické prístupy.

Modelovanie a simulácia rôznych typov rakoviny je tiež dobrým príkladom viacerých aplikácií, ktoré má dnes matematická biológia, najmä pokiaľ ide o simuláciu interakcií medzi bunkovými populáciami.

Príklad analýzy DNA sekvencií bežne používaných v genomike (zdroj: RadTK172 [CC By-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/4.0)] Via Wikimedia Commons)

Biomathematika je tiež veľmi pokročilá v oblasti výpočtovej neurovedy, v štúdiách populácie a fylogomickej a genomickej dynamiky všeobecne.

V tejto poslednej odvetví genetiky má veľký význam, pretože je jednou z najvyšších oblastí rastu v posledných rokoch, pretože miera získania údajov je mimoriadne vysoká, čo si zaslúži nové a lepšie techniky pre jeho spracovanie a analýzu.

Odkazy

1. Andersson, s., Larsson, K., Larsson, m., & Jacob, m. (Eds.). (1999). Biomathematika: matematika bioslatúr a biodynamiky. Elsevier.
2. Elango, P. (2015). Úloha matematiky v biológii.
3. Friedman, a. (2010). Čo je matematická biológia a ako je užitočná. Oznámenia AMS, 57 (7), 851-857.
4. Hofmeyr, J. H. Siež. (2017). Matematika a biológia. Juhoafrický Journal of Science, 113 (3-4), 1-3.
5. Kari, L. (1997). Výpočty DNA: Príchod biologickej matematiky. Mathematical Intelligencer, 19 (2), 9-22.
6. Pacheco Castelao, J. M. (2000). Čo je matematická biológia?
7. Reed, m. C. (2004). Prečo je matematico biológia taká tvrdá? Oznámenia AMS, 51 (3), 338-342.
8. Ulam, s. M. (1972). Podskupiny a vyhliadky v biomathematike. Ročný prehľad biofyziky a bioinžinierstva, 1 (1), 277-292.