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O nascimento da Biologia Matemática

Da UnespCiência

[biomatemática]: Equações da vida

por REDAÇÃO em 22/03/2012

Modelos matemáticos estão ajudando a responder a questões  complexas das biociências; a Biologia Matemática nasce com promessas de renovação e o desafio de integrar áreas tão díspares. Leia trecho abaixo ou o texto na íntegra em pdf.

Não  é comum ver biólogos fanáticos por números e cálculos, nem matemáticos que passam horas apreciando flores, insetos, enfim, a natureza. É claro que os dois tipos até existem, mas estão longe de ser a regra. A distância entre estas duas ciências e os estereótipos ligados a elas, porém, tende a encurtar. Um número cada vez maior de perguntas do mundo biológico está encontrando respostas no universo matemático. O quebra-cabeça da vida – sobretudo das áreas de Ecologia, Epidemiologia e Genética – está ganhando uma série de equações.

Ciência jovem, fruto da fusão de áreas tão díspares, a Biologia Matemática (ou Biomatemática) surge com propostas ambiciosas. Em artigo publicado em 2004 na revista PLoS Biology, o americano Joel E. Cohen, da Universidade Rockefeller, nos Estados Unidos, afirmou que “a Matemática é o novo microscópio da Biologia, só que melhor”, e que “a Biologia será a nova Física da Matemática, só que melhor”. Ou seja, além de os modelos matemáticos darem novo poder de resolução para as análises biológicas, as perguntas das ciências da vida acabarão moldando uma nova base para a Matemática.

“A Matemática clássica, aquela do século 19 e de parte do 20, foi inspirada e moldada pelos problemas da Física”, explica o físico Roberto Kraenkel, que chefia o Grupo de Biologia Matemática do Instituto de Física Teórica (IFT) da Unesp em São Paulo e é um dos pioneiros dessa área no Brasil. “A Biologia dará à Matemática um novo objeto de estudo, que certamente levará a progressos”, acrescenta.

O grupo do IFT vem usando o ferramental matemático para solucionar alguns mistérios que intrigam há tempos epidemiologistas e ecólogos. “A modelagem é uma das melhores maneiras de sintetizar informações, quantificar incertezas e gerar novos conhecimentos”, explica um dos colaboradores de Kraenkel, o doutorando Gabriel Zorello Laporta, da Faculdade de Saúde Pública da USP. “Hipóteses que nasceram simples e singelas na cabeça de um biólogo podem tomar corpo e se transformar em verdadeiros monstrinhos, no bom sentido, após as contribuições de matemáticos e físicos”, defende.

Um dos mistérios solucionados pelo grupo de Kraenkel está relacionado à ausência de epidemias de malária em regiões de Mata Atlântica – o contrário do que acontece em quase toda a Amazônia, onde a doença é endêmica e de difícil controle. Os epidemiologistas não sabiam que fatores ecológicos propiciavam a enfermidade em um lugar, mas não em outro. Tampouco tinham como testar suas hipóteses.

“A única maneira de demonstrar conclusivamente uma afirmação científica é por meio de experimentos”, diz Paulo Inácio Prado, pesquisador do Departamento de Ecologia do Instituto de Biociências da USP, outro colaborador do grupo do IFT.  Mas isso nem sempre é viável, acrescenta. “Imagine um experimento em que variamos as condições até obter um surto de malária. Sem um modelo matemático, seria impossível.” Continue lendo em pdf.

Foto:  Shutter

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Comentários

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A taxa de reação de reatores de tratamento aeróbio tambem é uma biologia matemática.

O folding@home é um modelo desenvolvido pela universidade de stanford para desdobrar proteínas, e estudar doenças neurológicas.

Já o Foldit foi um jogo desenvolvido para trabalhar com proteínas. Os jogadores descobriram em 3 semanas o que os cientistas descobriram em 10 anos...

http://m.tecnoblog.net/77298/gamers-foldit-problema/

 

O uso da matemática na modelagem de sistemas biológicos do ponto de vista da ecologia e imunologia não é novo. Daniel Bernoulli fez isso em 1760.  De lá para cá muita coisa já foi feita .  A novidade aqui e agora reside  na disponibildade  de ferramentas cada ves mais poderosas de cálculo e  simulação de tais modelos: os computadores. Processo similar ocorreu na meteorologia. A expressão ¨nascimento da biologia matemática ¨me parece portanto desproposital. Se houve um nascimento, Bernoulli foi o pai da criança.

 

Bom, pode até ser que chamem só agora de "Biologia Matemática".


Mas desde o século dezenove matemáticos e biólogos discutem, por exemplo, como representar matematicamente o crescimento populacional. Só pra citar alguns: Malthus e Verhulst, sendo deste último a publicação, em 1845, da "equação logística", usada até hoje em algumas situações (território e alimento limitado) para simular a evolução populacional geração após geração.


Isso sem falar de Fibonacci (1170 - 1250), com sua conhecida e intrigante "Sequência de Fibonacci".


Faz também algum tempo (pelo menos uns 40 anos) que matemáticos vem gerando equações que representam muito bem diversos padrões encontrados na natureza. Quem tem algum conhecimento sobre a Teoria do Caos sabe disso.

 

Para confirmar, uma referência no tema é : O queè Vida?, Erwin Shorödinger,  Ed. Unesp,

 

 

E agora que eles solucionaram o mistério da malária não ser endemica na Mata Atlântica, podiam contar para nós qual é este mistério. Fiqui muito curioso.

 

 

Matematica biologica nao tem maneira de nao ser contextual!

Sugiro uma matriz molecular primeiro, ne?

 

ECHELON saiu da internet. ECHELON agora esta no seu proprio computador.

(a quem nao conseguiu abrir:  no iMac, adicione ".pdf" ao final do nome do arquivo;  o computador pergunta, aperte "sim")

 

ECHELON saiu da internet. ECHELON agora esta no seu proprio computador.