Som matematiker hjulpet biologer for at gøre vigtige opdagelser
Source:
På Trods af det faktum, at matematik ofte kaldet den grundlæggende videnskab, hun ofte ikke får nok respekt, når videnskabelige opdagelse. Men de bidrag af matematik og statistik er meget vigtigt, og forvandlet hele områder af forskning, og mange opdagelser, der ikke ville have været muligt uden dem. Yderligere — historien om matematik fra den første person.
Som en matematiker, jeg har bidraget til den videnskabelige opdagelser og har leveret løsninger til de problemer, der forsøgte at løse biologer. For syv år siden, jeg deltog i et foredrag om emnet, der af biologiske undersøgelser, som blev udført på University of Herio-Watt. Mine kolleger var uløste problem, der er forbundet med bevægelse sammen med sacklike strukturer, kaldet vesikler, der bevæger sig hormoner og neurotransmittere, såsom insulin og serotonin på cellerne og kroppen.
Deres problem var, at vesikler er kendt for at følge visse spor på skelettet af den celle, der fører til særlige molekyler, der kan forårsage vesikler til at frigive deres indhold ind i cellen. Men når biologer har forsøgt at finde disse numre, de ikke var i den forventede steder.
Det er Vigtigt at forstå, hvordan man opfører sig (eller ikke opfører sig) vesikler, fordi de er forbundet med forskellige sygdomme, fra diabetes til neurologiske lidelser. Biologer kunne ikke finde en måde at forstå disse vesikler — men jeg havde en løsning i den matematiske Værktøjskasse.
Math er bedre end biologi?
Efter to års arbejde sammen, jeg fortalte kolleger: "Min model og computer eksperimenter til at forbedre din mikroskop!".
Ved denne ret stolt af-sætning jeg mente, at bruge matematik til at simulere den bevægelse af molekyler, der er omkring den celle, vi kan forudsige, og udføre mange eksperimenter på computeren på skalaer mindre og hurtigere tempo, end under mikroskop. Dette giver os mulighed for at afsløre, hvad vi ikke har råd til de ressourcer, biologer, og selv pege os i retning af target-molekyler, der er for den fremtidige behandling af diabetes og neurologiske lidelser.
Den Matematiske model, der tillod os at forstå, at den bevægelse af vesikler kræver energi — og matematiske modeller på energi landskab. Antag, at en vesikel — at en cyklist ridning en cykel landskabet kan have en glat og ru sektioner, der kræver mere energi til at overvinde dem. Vi ønskede at teste, om vesikler forsøger at undgå, at disse bakker.
Efter syv års samarbejde med biologer, mine kolleger bevist, at vores hypotese er korrekt. Vesikler gøre at følge en lav-energi "dale", så man undgår molekyler, der skaber energi stød i energi landskab, vælger den nemme vej ud. Og resultatet er forventet for biologer: vesikler, har vist sig at være et af de sidste steder, og igen bruge den samme vej. Den eneste forskel var, hvordan de gør det, og dette gør de ikke kun ved at følge celle-skelet mente, at biologer — de vælger den nemmeste rute. Denne opdagelse viste styrken af matematik og dets kapaciteter i andre Videnskaber.
Matematiske modeller giver dig mulighed for at indsamle mange gigabytes af rå data i en kompakt form, hvorfor der ikke kan biologer med mikroskoper. Du kan nemt ændre den model, og se, hvordan de kan ændre adfærd af vesikler under sygdom, når en beskadiget eller er muteret. Det kan også vise, hvilke molekyler, at fokus i fremtidig forskning og for at lægge Grundlaget for en større, mere grundig modellering af komplekse biologiske processer.
Modelleret energi landskab
Integration af avancerede mikroskopi celle biologi og matematisk modellering kan anvendes til mange andre problemer i Biomedicin og for at fremskynde den fremtidige opdagelser. Den bevægelse af molekyler og andre cellulære komponenter, er blot ét eksempel på, hvad der kan matematik, men det er, selvfølgelig, er ikke begrænset.
Den Matematik har ofte kritiseret virksomheden for manglen på "rigtige" applikationer, men det gælder mange af de virkelige problemer. Forurening af grundvandet, finansielle og økonomiske prognoser, højden af vulkanudbrud, modellering af biologiske processer og drug delivery er blot et par eksempler. Matematik spiller en Central rolle i mange videnskabelige resultater af verden, og fortjener en ledende rolle i de fleste videnskabelige publikationer.
Gabriel Herren, matematik Professor ved University of Herio-Watt
Anbefalet
Hvad er den fire-dimensionale rum?
Modellering kamera bevægelse i fire-dimensionelle rum. Se verden på forskellige dimensioner ændrer den måde, vi opfatter alt omkring, herunder tid og rum. Tænk på forskellen mellem de to dimensioner, og tre dimensioner er let, men hvad med den fjerde...
15 af de bedste citater af albert Einstein om videnskab og liv
albert Einstein var synonymt med ordet «Geni». Ja, med store bogstaver. Ikke underligt, at de siger, at en talentfuld person, der er dygtig i alt. Genius kan også kaldes et talent, fordi det er en unik funktion af en person for at være inte...
Astronomer har opdaget virkningerne af de ældste blinker i det observerbare Univers
Efterglød SGRB181123B, der er optaget af Gemini North-teleskop. Efterglød, der er markeret med en cirkel. Astronomer optaget efterglød af de svage og hurtig burst fundet i en afstand af 10 milliarder lysår fra Jorden. Dette efterglød er så langt væk,...
Relateret Nyt
Den mere nøjagtige ur, jo mere sløret bliver tid
Tiden er en underlig ting. Vi plejede at tælle timer, men Universet er ikke nogle af de vigtigste ure og ringer, så vi kan opleve tid forskelligt, afhængigt af, hvordan vi bevæger sig, eller hvordan vi påvirkes af tyngdekraften. F...
Menneskeheden er et skridt tættere på at skabe syntetiske gær
Forskere er én, men meget vigtigt skridt i retning af skabelsen i laboratoriet af gær. De var i stand til at generere fem kromosomer af gær. Gær er af afgørende betydning for menneskeheden, herunder til produktion af brød og kondi...
Afklaring sats af Universet kan føre til ny fysik
Det var i begyndelsen af 1990-erne. Carnegie-Observatorium i Pasadena, Californien, var tom efter juleferien. Wendy Freedman, en i biblioteket har arbejdet på de store og vanskelige problem: hastigheden af udvidelsen af Universet....
Det har skabt en belysning system til lasere
den Ingeniører af bedriften "Ruselectronics" er at lancere en ny belysning system, der er baseret på brug af laser stråling. Disse lys kan operere i fjendtlige miljøer som atomkraftværker og endda under vandet. Stråling passerer t...
Opdrætter fra USA, der føres ud Python print Emoji-Emoji på kroppen
det er kendt, at ændringer i naturen opstår hele tiden: - mutationer, der fører til nye arter, og selv arter, og er påvirket af forhold i det eksterne miljø, at levende organismer kan tilegne sig nye egenskaber. Men nogle gange du...
Operativsystemet-kode registreres i DNA-molekylet
I forbindelse med den teknologiske udvikling og den stigende mængde af data, fagfolk, der er på udkig efter nye måder at lagre oplysninger. Og for nylig har en gruppe forskere fra Columbia University og new York Genome Center har ...
Skabt en svamp i stand til at rense havet af olie og olie-produkter
og dens biprodukter i dag er de største oceaner af vores planet. Næsten alle alvorlige tilfælde af ocean forurening, der er forbundet med olie. Selv hvis vi ignorerer de alvorlige ulykker, tankskibe og olie platforme, du bør ikke...
Som blev opdaget de ældste fossiler i verden
3770 millioner år siden Jorden var helt anderledes. Planter og dyr, der ikke var. Himlen ikke var blå. Overfladen lignede en bare rocky ødemark. Og endnu på dette tidspunkt, som vi mener, kom det første liv. Dybt i havet, i nærhed...
Hvorfor har høje mennesker dør tidligere og større dyr — ikke?
den højeste mand i Europa, 2,34-fods tidligere basketballspiller, skuespiller Neil Fingleton, der spillede rollen i "Game of thrones", "X-men" og "the Avengers", er død i en alder af 36. Sådan en tidlig død for mennesker tall er i...
Vil være enige om den genetiske modifikation af den hund, der af hensyn til sin helbred?
hunde Har flere genetiske sygdomme end andre arter på planeten — som du til enhver biolog vil bekræfte. Ikke gonna lie: ingen andre dyr, mennesker er ikke taget ud, så målbevidst og lang til at danne sejrede over stof — udseende o...
Sammensmeltningen af menneske og maskine vil ikke stoppe stigningen af maskiner
Tesla CEO og grundlægger OpenAI Elon Musk i sidste uge foreslog, at menneskeheden kunne ophæve din frygt i anledning af maskiner (fx robotter) som følge af fusionen med de samme maskiner, og bliver cyborgs. Men de moderne tendense...
Den ældste opdaget til dato, er de spor af liv på Jorden
Oprindelsen af liv på planeten Jorden er et meget vigtigt emne for videnskabelig forskning. Regelmæssige fund og opdagelser konstant skift i det øjeblik, den første levende organisme på og på . Så denne gang canadiske forskere har...
Kan du leve med at spise kun én type af fødevarer?
Vi er konstant fortalt om fordelene af en varieret kost. Men hvis du var nødt til at overleve på kun én type af mad, som vil efterlade dig det længste liv? Ikke af brød alene — mindst fordi efter en måned af dette eksperiment vil ...
Nogle forskere kategorisk imod genoplivningen af uddøde arter
i sidste måned, hele videnskabelige samfund af ønsket om af Harvard forskere genoplive uddøde arter af dyr. George Church fra Harvard University, at studere uddøde arter, sagde, at der i de kommende år kommer til at genoplive en m...
I planter, der er rejst elektrisk kredsløb
Planter nære liv på Jorden. De repræsenterer den oprindelige kilde af fødevarer, der leverer energi til næsten alle levende organismer og er grundlaget for fossile brændstoffer, hvilket foder den energi behov i den moderne verden....
Oprettet fleksible fibre, der gennemfører impulser til hjernen og tilbage
ifølge publikationen Medical Xpress, en stor gruppe af forskere, herunder ingeniører, kemikere og neuroforskere, herunder mange kandidater fra Massachusetts Institute of technology (MIT) er der indført en fleksibel fiber af en ny ...
Tomsk forskere har skabt et lille, kraftfuld partikel-accelerator
for Nylig skrev vi om, at der på grundlag af Tomsk Polytechnic University (TPU) lavet af væggene i de samme pædagogiske institutioner kom ikke mindre interessante nyheder. De specialister i TPU formået at udvikle en miniature beta...
Hvis atomer er for det meste tomme, hvorfor tingene er fast at røre ved og udseende?
Kemikeren John Dalton fremlagde en teori om, at alle stoffer og genstande, der består af partikler — atomer, og denne teori er stadig accepteret af det videnskabelige samfund, efter to hundrede år. Hver af disse atomer består af e...
Ved hjælp af neurale netværk, der var i stand til at simulere adfærd komplekse quantum systems
Modellering af komplekse organiseret quantum systems på i dag — en yderst vanskelig opgave. Det faktum, at de traditionelle metoder ikke er egnede her, da de med at øge systemets kompleksitet antallet af Stater, der stiger e...
Som afslutning venter på, at solsystemet?
det tog 13,8 milliarder år af den kosmiske evolution, så vi endte her. Generation af stjerner, der var til at leve og dø for at skabe tunge grundstoffer; lille protogalaxies havde til at fusionere for at danne mælkevejen; skyer af...
Bemærkninger (0)
Denne artikel har ingen kommentarer, vær den første!