Sejarah Biologi Matematika, Objek Studi, Aplikasi

Itu Biologi Matematika atau biomathematics adalah cabang sains yang bertanggung jawab untuk pengembangan model numerik yang berhasil mensimulasikan fenomena alam yang berbeda yang terkait dengan makhluk hidup; yaitu, ini menyiratkan penggunaan alat matematika untuk mempelajari sistem alami atau biologis.

Seperti yang dapat dipahami dalam namanya, biomathematics adalah bidang interdisipliner, yang berada di persimpangan pengetahuan antara biologi dan matematika. Contoh sederhana dari disiplin ini dapat mencakup pengembangan metode statistik untuk menyelesaikan masalah di bidang genetika atau epidemiologi, untuk beberapa nama.

Hukum Lotka-Volterra untuk hubungan antara predator dan bendungan (Sumber: Curtis Newton ↯ 10:55, 20. Apr. 2010 (CEST).Pengunggah asli adalah Lämpel di Wikipedia Jerman. [CC BY-SA 3.0 (http: // createveCommons.Org/lisensi/by-sa/3.0/)] Via Wikimedia Commons)

Dalam bidang pengetahuan ini adalah hal yang normal bahwa hasil matematika muncul dari masalah biologis atau digunakan untuk menyelesaikannya, namun, beberapa peneliti telah berhasil menyelesaikan masalah matematika berdasarkan pengamatan fenomena biologis, jadi ini bukan hubungan yang tidak searah antara antara Kedua bidang sains.

Dari atas, dapat dipastikan bahwa masalah matematika adalah akhir dari mana alat biologis dan sebaliknya digunakan; bahwa masalah biologis adalah akhir yang digunakan alat matematika yang sangat bervariasi.

Saat ini, bidang biologi matematika tumbuh dengan langkah -langkah yang dipercepat dan dianggap sebagai salah satu aplikasi matematika yang paling modern dan menarik. Ini sangat berguna tidak hanya dalam biologi, tetapi dalam ilmu biomedis dan di bidang bioteknologi.

[TOC]

Sejarah Biomathematics

Matematika dan Biologi adalah dua ilmu dengan banyak aplikasi. Matematika mungkin setua budaya Barat, asalnya berasal dari bertahun -tahun sebelum Kristus dan kegunaannya telah ditunjukkan sejak saat itu untuk sejumlah besar aplikasi.

Dapat melayani Anda: uji oksidase: fondasi, prosedur dan penggunaan

Biologi sebagai ilmu, bagaimanapun, jauh lebih baru, karena konseptualisasi tidak terjadi sampai awal abad ke -19 berkat intervensi Lamarck, untuk tahun 1800 -an.

Hubungan pengetahuan matematika dan biologis sempit sejak tahap awal peradaban, karena penyelesaian orang -orang nomaden terjadi berkat penemuan bahwa alam dapat dieksploitasi secara sistematis, yang harus memiliki wajib gagasan pertama matematika dan biologis.

Dalam prinsip -prinsip mereka, ilmu biologi dianggap "kerajinan", karena mereka merujuk terutama pada kegiatan populer seperti pertanian atau ternak; Sementara itu matematika menemukan abstraksi dan memiliki beberapa aplikasi yang agak jauh.

Pertemuan antara biologi dan matematika berasal dari abad ke lima belas dan keenam belas, dengan munculnya fisiologi, yang merupakan ilmu yang mengelompokkan pengetahuan, mengklasifikasikannya, memerintahkan mereka dan mensistematisasikan mereka menggunakan alat matematika bila perlu.

Thomas Malthus

Thomas Malthus, seorang ekonom kontemporer dengan Lamarck, yang menjadi preseden untuk awal biologi matematika, karena ia adalah orang pertama yang mendalilkan model matematika untuk menjelaskan dinamika populasi berdasarkan sumber daya alam berdasarkan alam.

Pendekatan Malthus kemudian lebih berkembang dan dielaborasi, dan saat ini adalah bagian dari dasar model ekologis yang digunakan untuk menjelaskan hubungan antara predator dan mangsanya, misalnya.

Objek Studi Biologi Matematika

Biologi Matematika adalah bidang ilmiah interdisipliner. Sumber: Konstantin Kolosov - Pixabay

Biologi matematika adalah ilmu yang dihasilkan dari integrasi alat matematika yang berbeda dengan biologis, eksperimental atau tidak, yang berupaya mengambil keuntungan dari "kekuatan" metode matematika untuk lebih menjelaskan dunia makhluk hidup, sel -sel mereka dan molekulnya.

Itu dapat melayani Anda: rantai makanan: elemen, piramida trofik dan contoh

Terlepas dari tingkat kompleksitas teknologi yang terlibat, biologi matematika terdiri dari pertimbangan "sederhana" bahwa ada analogi antara dua proses, yaitu:

- Struktur kompleks makhluk hidup adalah hasil dari penerapan sederhana "disalin" dan "memotong dan menyambung" atau "Penyambungan”(Misalnya) untuk informasi awal yang terkandung dalam urutan DNA (asam deoksiribonukleat).

- Hasil F (Ω) dari aplikasi fungsi yang dapat dihitung ke pengaturan W dapat diperoleh dengan menerapkan kombinasi fungsi dasar sederhana W.

Bidang biologi matematika menerapkan bidang matematika seperti perhitungan, teori probabilitas, statistik, aljabar linier, geometri aljabar, topologi, persamaan diferensial, sistem dinamis, teori kombinatorial dan pengkodean.

Baru -baru ini disiplin ini telah sangat dieksploitasi untuk analisis kuantitatif berbagai jenis data, karena ilmu biologi telah mendedikasikan diri mereka untuk massa data besar dari mana informasi dapat diekstraksi berharga.

Faktanya, banyak peneliti menganggap bahwa ledakan besar data biologis "menciptakan" kebutuhan untuk mengembangkan model matematika yang baru dan lebih kompleks untuk analisis, serta algoritma komputasi dan metode statistik yang jauh lebih kompleks.

Aplikasi

Salah satu aplikasi paling signifikan dari biologi matematika berkaitan dengan analisis sekuens DNA, tetapi ilmu ini juga terlibat dalam pemodelan epidemi dan dalam studi propagasi sinyal saraf.

Ini telah digunakan untuk studi proses neurologis seperti penyakit Parkinson, Alzheimer dan Amyotrophic Lateral Sclerosis, misalnya.

Dapat melayani Anda: eritrous: karakteristik, struktur, fungsi

Ini sangat berguna untuk mempelajari proses evolusi (teori) dan untuk pengembangan model yang menjelaskan hubungan makhluk hidup satu sama lain dan lingkungan mereka, yaitu, untuk pendekatan ekologis.

Pemodelan dan simulasi berbagai jenis kanker juga merupakan contoh yang baik dari beberapa aplikasi yang dimiliki biologi matematika saat ini, terutama yang berkaitan dengan simulasi interaksi antara populasi seluler.

Contoh analisis sekuens DNA yang biasa digunakan dalam genomik (sumber: radtk172 [cc by-sa 4.0 (https: // createveCommons.Org/lisensi/by-sa/4.0)] via Wikimedia Commons)

Biomathematics juga sangat maju di bidang ilmu saraf komputasi, dalam studi populasi dan dinamika filogenomik dan genomik pada umumnya.

Dalam cabang genetika terakhir ini, ini sangat relevan, karena ini adalah salah satu bidang pertumbuhan tertinggi dalam beberapa tahun terakhir, karena tingkat yang diperoleh data sangat tinggi, yang layak dan teknik baru dan lebih baik untuk pemrosesan dan analisisnya.

Referensi

1. Andersson, s., Larsson, k., Larsson, m., & Jacob, m. (Eds.). (1999). Biomathematics: Matematika Bioslatur dan Biodinamika. Elsevier.
2. Elango, hlm. (2015). Peran Matematika dalam Biologi.
3. Friedman, a. (2010). Apa itu biologi matematika dan seberapa berguna itu. Pemberitahuan AMS, 57 (7), 851-857.
4. Hofmeyr, J. H. S. (2017). Matematika dan Biologi. Jurnal Sains Afrika Selatan, 113 (3-4), 1-3.
5. Kari, l. (1997). Komputasi DNA: Kedatangan Matematika Biologis. Matematika Intelligencer, 19 (2), 9-22.
6. Pacheco Castelao, J. M. (2000). Apa itu Biologi Matematika?
7. Reed, m. C. (2004). Mengapa Matematika Biologi begitu keras? Pemberitahuan AMS, 51 (3), 338-342.
8. Ulam, s. M. (1972). Sub Ide dan Prospek dalam Biomathematics. Tinjauan Tahunan Biofisika dan Bioengineering, 1 (1), 277-292.