بوصفها رياضيات ساعد علماء الأحياء إلى اكتشافات مهمة
Source:على الرغم من أن الرياضيات وغالبا ما تسمى العلوم الأساسية ، وقالت انها في كثير من الأحيان لا تحصل على ما يكفي من الاحترام عند اكتشاف علمي. ولكن مساهمة الرياضيات والإحصاء مهم جدا و تحولت مناطق كاملة من البحوث العديد من الاكتشافات لم يكن ممكنا بدونها. كذلك — قصة الرياضيات من الشخص الأول.
كما رياضيات ، لقد ساهمت الاكتشافات العلمية وقدمت حلول للمشاكل التي حاولت حل الأحياء. قبل سبع سنوات, وقد حضرت محاضرة في موضوع الدراسات البيولوجية التي أجريت في جامعة Herio وات. زملائي تم حل المشكلة المرتبطة الحركة جنبا إلى جنب مع sacklike هياكل تسمى الحويصلات التي تتحرك الهرمونات والناقلات العصبية مثل الأنسولين و السيروتونين في خلايا الجسم.
المشكلة هو حقيقة أن الحويصلات ومن المعروف أن اتباع بعض المسارات على هيكل الخلية التي تؤدي إلى جزيئات محددة ، مما يسبب ذلك الحويصلات إلى الإفراج عن محتوياتها إلى داخل الخلية. ومع ذلك ، عندما الأحياء حاولت أن تجد هذه المسارات ، تلك لم تكن في الأماكن المتوقعة.
من المهم أن نفهم كيفية التصرف (التصرف) حويصلات لأنها ترتبط مع أمراض مختلفة من مرض السكري إلى اضطرابات عصبية. علماء الأحياء لا يمكن أن تجد وسيلة التفاهم هذه الحويصلات لكن لدي حل الرياضية في مجموعة الأدوات.
الرياضيات أفضل من الأحياء ؟
بعد سنتين من العمل معا ، قلت الزملاء: "نموذج التجارب الكمبيوتر الخاص بك أفضل المجهر!".
من خلال هذا فخورة بيان قصدت أن استخدام الرياضيات لمحاكاة حركة الجزيئات حول الخلية يمكننا التنبؤ وإجراء العديد من التجارب على الكمبيوتر في موازين أصغر حجما وأكثر سرعة من تحت المجهر. وهذا يسمح لنا أن تكشف ما لا نستطيع تحمله الموارد الأحياء ، وحتى نقطة في اتجاه الهدف جزيئات مستقبلا العلاج لمرض السكري والاضطرابات العصبية.
نموذج رياضي يسمح لنا أن نفهم أن حركة الحويصلات يتطلب الطاقة و الرياضيات نماذج على الطاقة المناظر الطبيعية. لنفترض حويصلة — أن الدراج ركوب الدراجة المناظر الطبيعية يمكن أن يكون على نحو سلس الخام الأقسام التي تتطلب المزيد من الطاقة للتغلب عليها. نريد اختبار ما إذا كانت الحويصلات يحاولون تجنب هذه التلال.
بعد سبع سنوات من العمل التعاوني مع علماء الأحياء زملائي أثبتت أن لدينا فرضية صحيحة. حويصلات لا تتبع منخفض الطاقة "الوديان" ، وتجنب الجزيئات التي خلق الطاقة من المطبات في الطاقة المناظر الطبيعية, اختيار الطريق السهل. والنتيجة المتوقعة من علماء الأحياء: الحويصلات تثبت أن تكون واحدة من النهائي المواقع مرة أخرى استخدام نفس المسار. الفرق الوحيد هو في كيفية القيام بذلك, و هذا ليس فقط من خلال اتباع الخلية هيكل عظمي يعتقد علماء الأحياء — اختاروا الطريق أبسط. هذا الاكتشاف أظهرت قوة الرياضيات و قدراتها في العلوم الأخرى.
نماذج رياضية تسمح لك لجمع العديد من غيغا بايت من البيانات الخام في شكل مدمج ، لماذا لا يستطيع علماء الأحياء مع المجاهر. يمكنك بسهولة تعديل نموذج ونرى كيف يمكن تغيير سلوك الحويصلات أثناء المرض, عندما تلف أو تحور. كما يمكن أن تظهر فيها جزيئات التركيز في البحوث المستقبلية ووضع أسس أكبر وأكثر شمولا نمذجة العمليات البيولوجية المعقدة.
غرار الطاقة المناظر الطبيعية
التكامل المتقدم المجهر وعلم الخلية و النمذجة الرياضية يمكن تطبيقها على العديد من المشاكل الأخرى في الطب الحيوي و لتسريع وتيرة مستقبل الاكتشافات. حركة الجزيئات وغيرها من المكونات الخلوية هو مثال واحد فقط على ما يمكن أن الرياضيات, ولكن بالطبع ليست محدودة.
الرياضيات كثيرا ما انتقد الشركة عن عدم وجود "الحقيقي" التطبيقات ، ولكنه ينطبق على العديد من المشاكل الحقيقية. تلوث المياه الجوفية, المالية والاقتصادية التنبؤ ارتفاع الثورات ، نمذجة العمليات البيولوجية و تسليم المخدرات هي مجرد أمثلة قليلة. الرياضيات تلعب دورا محوريا في العديد من الإنجازات العلمية في العالم و يستحق قياديا في معظم المنشورات العلمية.
جبرائيل يا رب ، أستاذ الرياضيات في جامعة Herio وات
المزيد
ما هو الخطأ مع اختبارات الفيروس ؟
اليوم العديد من تشويه صورة غيتس ، متهما إياه بتعمد التقطيع من السكان (ولكن كيف؟) و في نفس الوقت كل الخطايا المميتة. أقول لماذا الملياردير الأمريكي هو في الواقع أحسنت و لا الزواحف بغض النظر عن مدى القلق من أنه قد يبدو ، ولكن العالم اعتادوا على فيروس ك...
نمذجة حركة الكاميرا في الفضاء الرباعي الأبعاد. رأي العالم في مختلف الأبعاد يغير الطريقة التي ننظر بها كل شيء حولها ، بما في ذلك الزمان والمكان. فكر في الفرق بين بعدين وثلاثة أبعاد السهل, ولكن ماذا عن الرابع ؟ من المهم أن نفهم ما تعنيه العلماء و الباح...
المحاكاة الحاسوبية أثبتت أن "تأثير الفراشة" لا وجود له
تأثير الفراشة يشير إلى خصائص بعض النظم الفوضوية حسنا, المشجعين الخيال العلمي – حان الوقت خيبات الأمل. تذكر قصة راي برادبري «صوت الرعد»? في هذا الصياد مروحة اسمه Eckels يذهب على تكلفة الصيد في عصر الدهر الوسيط ، ولكن في طريق العودة عن طريق ا...
أخبار ذات صلة
وأكثر دقة على مدار الساعة, أكثر وضوح يصبح الوقت
الوقت هو شيء غريب. كنا نحسب الساعات ولكن الكون ليس بعض الرئيسي الساعات الأوجه ، حتى نتمكن من التجربة المرة بشكل مختلف اعتمادا على كيفية التحرك أو كيف نقوم تتأثر بالجاذبية. علماء الفيزياء في محاولة توحيد اثنين كبيرة نظريات علماء ال...
الإنسانية هي خطوة واحدة أقرب إلى خلق الخميرة الاصطناعية
العلماء واحد ، ولكن خطوة هامة نحو إنشاء معمل الخميرة. أنها كانت قادرة على توليد خمسة الكروموسومات من الخميرة. الخميرة الأساسية للبشرية ، بما في ذلك إنتاج الخبز ومنتجات المخابز ، التي عقدت قبل فترة طويلة كل الاهتمام جذبني من خلال ا...
توضيح معدل الكون قد يؤدي إلى فيزياء جديدة
كان ذلك في أوائل عام 1990 المنشأ. كارنيجي المرصد في باسادينا, كاليفورنيا, كانت فارغة لقضاء عطلة عيد الميلاد. ويندي فريدمان واحد في المكتبة عملت على كبيرة وشائكة المشكلة: معدل توسع الكون. كارنيجي كان أرضا خصبة لمثل هذا العمل. كان ه...
المهندسين القابضة "الروسية للإلكترونيات" هو إطلاق رواية نظام الإضاءة التي تعتمد على استخدام أشعة الليزر. هذه الأضواء يمكن أن تعمل في بيئات معادية مثل محطات الطاقة النووية و حتى تحت الماء. الإشعاع يمر الألياف البصرية, القضاء على خط...
المربي من الولايات المتحدة الأمريكية أخرج الثعبان طباعة الرموز التعبيرية Emoji على الجسم
من المعروف أن التغيرات في الطبيعة تحدث باستمرار: الطفرات تؤدي إلى أنواع جديدة وحتى الأنواع ، ويتأثر الظروف في البيئة الخارجية الكائنات الحية يمكن أن يكتسب خصائص جديدة. ولكن في بعض الأحيان يبدو بين ميزات هناك ، والتي للوهلة الأولى ...
نظام التشغيل رمز المسجلة في جزيء الحمض النووي
في اتصال مع تطور التكنولوجيا وزيادة كمية البيانات المهنيين يبحثون عن طرق جديدة لتخزين المعلومات. و مؤخرا مجموعة من العلماء من جامعة كولومبيا في نيويورك الجينوم مركز أثبتت جديد خوارزمية ضغط المعلومات ، مما يسمح لها حزمة سلسلة من أر...
خلق الإسفنج قادرة على تنظيف المحيط من النفط والمنتجات النفطية
و منتجاته اليوم هي محيطات كوكبنا. تقريبا جميع حالات خطيرة من تلوث المحيطات ترتبط مع النفط. حتى لو تجاهلنا خطيرة حوادث ناقلات منصات النفط, يجب أن لا ننسى أن السنوية الماء عمدا ملقاة من 8 إلى 20 مليون برميل من النفط ببساطة نتيجة تن...
كما تم اكتشاف أقدم الحفريات في العالم
3770 مليون سنة كانت الأرض مختلفة تماما. النباتات والحيوانات. كانت السماء ليست زرقاء. سطح يشبه العارية الصخرية المقفرة. ولكن في هذا الوقت, كما نعتقد, جاء أول الحياة. في أعماق المحيط, بالقرب الساخنة شقوق في قاع المعروف الفتحات الحرا...
لماذا طويل القامة الناس يموتون في وقت سابق و أكبر الحيوانات لا ؟
أطول رجل في أوروبا ، 2,34 قدم لاعب كرة السلة السابق والممثل نيل Fingleton ، الذي لعب دور في "لعبة العروش" ، "X-Men" و "المنتقمون" ، وقد توفي في سن 36. هذا الموت المبكر عن الناس طويل القامة ليس من غير المألوف. روبرت وادلو, أطول رجل...
هل توافق على التعديل الوراثي الكلب وذلك حفاظا على الصحة ؟
الكلاب لديها أكثر الأمراض الوراثية من أي الأنواع الأخرى على كوكب الأرض — أي الأحياء تأكيد. لن أكذب: أي حيوان آخر يتم اتخاذ الناس حتى هادف و طويلة لتشكيل الغلبة على مادة مظهر أكثر صحة. قرون من زواج الأقارب وقد أدى ذلك إلى حقيقة أن ...
دمج الإنسان آلة لا تتوقف عن الارتفاع من آلات
الرئيس التنفيذي لشركة تسلا و مؤسس OpenAI ايلون موسك الأسبوع الماضي اقترح أن الإنسانية يمكن أن يلغي الخوف من ارتفاع الآلات (أي الروبوتات) بسبب الاندماج مع نفس هذه الآلات أصبحت السيبورج. بيد أن الاتجاهات الحديثة في مجال الذكاء الاصط...
أقدم حتى الآن اكتشاف آثار الحياة على الأرض
أصل الحياة على كوكب الأرض هو موضوع هام جدا للبحث العلمي. العادية النتائج والاكتشافات باستمرار shift لحظة أول كائن حي . حتى هذا الوقت الكندية اكتشف علماء الأحافير المجهرية مرة أخرى تغيير نظرتنا لحظة أصل الحياة على الأرض, دفع خلفي ب...
هل يمكن أن يعيش تناول نوع واحد فقط من الطعام ؟
نحن باستمرار حول فوائد نظام غذائي متنوع. ولكن إذا كان عليك أن البقاء على قيد الحياة على نوع واحد فقط من الطعام — وهو واحد من شأنه أن يترك لك أطول الحياة ؟ ليس بالخبز وحده — على الأقل لأن بعد شهر من هذه التجربة سوف يكون الاسقربوط. ...
بعض العلماء بشكل قاطع ضد إحياء الأنواع المنقرضة
في الشهر الماضي ، كامل المجتمع العلمي من رغبة العلماء في جامعة هارفارد إحياء الأنواع المنقرضة من الحيوانات. جورج الكنيسة من جامعة هارفارد دراسة الأنواع المنقرضة ، وقال أنه في السنوات القادمة سوف إحياء الماموث. هنا يتبادر إلى الذهن...
في النباتات التي أثيرت الدائرة الكهربائية
محطات تغذي الحياة على الأرض. أنها تمثل المصدر الأصلي من الغذاء ، وتوفير الطاقة إلى ما يقرب من جميع الكائنات الحية هي أساس من الوقود الأحفوري التي تغذي احتياجات الطاقة في العالم الحديث. لكن حرق الميتة منذ أمد طويل الغابات يغير العا...
خلق مرونة ألياف إجراء النبضات إلى الدماغ الخلفي
ووفقا للنشرة الطبية Xpress مجموعة كبيرة من الباحثين ، بما في ذلك المهندسين والكيميائيين وعلماء الأعصاب, بما في ذلك العديد من الخريجين من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) قدم ألياف مرنة من نوع جديد, وهي قادرة على أن تنقل إلى الدما...
تومسك العلماء خلقت صغيرة, قوة المسرع
في الآونة الأخيرة كتبنا عن حقيقة أنه على أساس من تومسك جامعة البوليتكنيك (TPU) مصنوعة من جدران نفس المؤسسات التعليمية جاء ليس أقل إثارة للاهتمام الأخبار. المتخصصين من TPU تمكن من تطوير نموذج مصغر betatron ، وهو ضعف قوية مثل سابقته...
إذا الذرات هي في معظمها فارغة ، لماذا الأشياء شركة لمسة في المظهر ؟
الكيميائي جون دالتون اقترح نظرية أن كل المواد و الأجسام تتكون من جزيئات الذرات, و هذه النظرية لا تزال مقبولة من قبل المجتمع العلمي ، بعد مائتي سنة. كل من هذه الذرات تتكون من صغير للغاية النواة أصغر من الإلكترونات في الكبير نسبيا ا...
باستخدام الشبكة العصبية قادرة على محاكاة السلوك المعقدة نظم الكم
نماذج من مجمع نظمت نظم الكم اليوم — مهمة صعبة للغاية. حقيقة أن الأساليب التقليدية لا تصلح هنا ، لأن مع زيادة تعقيد النظام عدد من الدول يزيد أضعافا مضاعفة. على سبيل المثال: نظام يتكون من 100 الجسيمات الكمومية يمكن أن يكون في ...
أخذ 13.8 مليار سنة من التطور الكوني ، حتى لقد انتهى الأمر هنا. جيل من النجوم كان يعيش ويموت لإنشاء العناصر الثقيلة; صغيرة protogalaxies إلى دمج شكل مجرة درب التبانة ؛ الغيوم بين النجوم الغاز إلى انهيار شكل نجوم جديدة مع الكواكب ال...
تعليقات (0)
هذه المادة قد لا تعليق أول