Als Mathematiker half den Biologen eine wichtige Entdeckung machen

Trotz der Tatsache, dass die Mathematik oft als fundamentale Wissenschaft, die es so oft nicht genug Respekt, wenn stellen wissenschaftliche Entdeckungen. Aber der Beitrag der Mathematik und Statistik ist extrem wichtig und verwandelte ganze Landstriche Forschung — viele Entdeckungen nicht möglich wären ohne Sie. Weiter — Geschichte der Mathematik in der ersten Person.

Als Mathematiker, ich habe den Beitrag in den wissenschaftlichen Entdeckungen und stellte die Lösung von Problemen, die zu lösen versuchten Biologen. Vor sieben Jahren besuchte ich einen Vortrag zum Thema biologische Untersuchungen, die durchgeführt an der Universität Херио-Watt. Bei meinen Kollegen war ungelöstes Problem im Zusammenhang mit der Bewegung мешкообразных Strukturen, die sogenannten везикулами, bewegen sich die Hormone und Neurotransmitter, wie Z. B. Insulin und Serotonin, durch die Zellen und den Körper.

Ihr Problem Bestand darin, dass die Bläschen, wie Sie wissen, Folgen festgelegten Wege für das Skelett der Zelle, die führen zu einem besonderen Molekülen, die dann gezwungen везикулу frei seinen Inhalt in die Zelle. Jedoch, selbst wenn Biologen versucht, diese Spuren, denen nicht zeigte sich in den erwarteten Bereichen.

Es ist Wichtig zu verstehen, wie Sie sich Verhalten (oder nicht Verhalten) Bläschen, weil Sie verbunden sind mit verschiedenen Krankheiten, von Diabetes bis zu neurologischen Erkrankungen. Biologen konnte nicht einen Weg finden, Verständnis für diese Vesikel — aber ich hatte die Lösung in mathematischer Werkzeuge.

Mathematik Biologie besser?

Nach zwei Jahren der gemeinsamen Arbeit, sagte ich den Kollegen: «Mein Modell und Computer-Experimente besser Ihr Mikroskop!».

Unter diesem sehr stolzen Aussage meinte ich, dass, unter Verwendung der Mathematik für die Modellierung der Bewegung von Molekülen in der Zelle, können wir Vorhersagen, und verbringen eine Menge von Experimenten auf einem Computer in einem kleineren Maßstab und einem schnelleren Tempo, als unter dem Mikroskop. Dies ermöglicht es uns enthüllen, was Sie nicht leisten können, Ressourcen Biologen, und sogar zeigen Sie uns in Richtung Ziel-Molekülen für die zukünftige Behandlung von Diabetes und neurologischen Erkrankungen.

Ein Mathematisches Modell erlaubt uns zu verstehen, dass die Bewegung der Vesikel erfordert Energie — und Mathematik modelliert ihn auf der energetischen Landschaft. Stellen Sie sich vor, dass везикула — dies ist ein Radfahrer, unterwegs auf dem Fahrrad: die Landschaft kann eine glatte und unebene Bereiche, die erfordern mehr Energie für Ihre überwindung. Wir wollten überprüfen, ob die Vesikel versuchen zu vermeiden, dieser Hügel.

Nach sieben Jahren die Zusammenarbeit mit den Biologen haben wir mit Kollegen haben bewiesen, dass unsere Hypothese richtig ist. Bläschen wirklich Folgen auf niederenergetischen «Täler», die Vermeidung von Molekülen, die eine Energie-BUGRY auf der energetischen Landschaft, wählen die einfachste Weise. Und das erwartete Ergebnis für Biologen: die Bläschen sind wirklich in einem ultimativen Standorte und immer wieder die gleichen Wege. Der Unterschied war nur, wie Sie es tun, und Sie tun dies nicht nur um im Anschluss auf клеточному Skelett, als glaubten Biologen — Sie wählen die einfachste Route. Diese Entdeckung demonstriert die Stärke der Mathematik und Ihre Möglichkeiten in anderen Wissenschaften.

Mathematische Modelle ermöglichen es Ihnen, sammeln Sie viele Gigabyte an Rohdaten in einer kompakten Form, was Sie nicht können Biologen mit mikroskopen. Sie können ganz einfach änderungen am Modell vornehmen und sehen, wie variieren Verhalten der Vesikel während der Krankheit, wenn Sie beschädigt oder mutiert. Dies kann auch zeigen, auf welche Moleküle in zukünftigen Studien orientieren — und den Grundstein für einen größeren und sorgfältiger Modellierung von komplexen biologischen Prozessen.

SPO Energie-Landschaft

Die Integration der erweiterten Mikroskopie mit der Zellbiologie und der mathematischen Modellierung anwenden zu vielen anderen Problemen in der Biomedizin und beschleunigen die Offensive die kommenden Entdeckungen. Die Bewegung der Moleküle und von anderen zellulären Komponenten ist nur ein Beispiel dafür, dass in der Lage ist Mathematik, aber damit ist es natürlich nicht begrenzt.

Mathematik oft kritisiert die Gesellschaft für das fehlen von «realen» Anwendungen, aber Sie gilt für viele Reale Probleme. Die Verschmutzung des Grundwassers, die finanzielle und ökonomische Prognosen, Höhe Vulkanausbrüche, die Simulation von biologischen Prozessen und Lieferung von Medikamenten sind nur einige Beispiele. Die Mathematik spielt eine zentrale Rolle in vielen wissenschaftlichen Errungenschaften auf der ganzen Welt und verdient eine führende Rolle in den meisten wissenschaftlichen Publikationen.

Lord Gabriel, Professor für Mathematik an der Universität Херио-Watt