Biologia teórica
Biologia Teórica, designação quase-unânime empregada para assinalar áreas como Biologia Matemática ou Biomatemática, é um círculo de indagação interdisciplinar de estudo e investigação focada na modelação dos processos biológicos valendo-se de técnicas matemáticas (das ciências exatas para ser mais justo). O termo originou-se muito provavelmente nos anos 1900 como forma de buscar novos modos de estudar os desafios trazidos pelo crescimento da biologia e ciências médicas, ciências da vida de forma genérica, como campos de pesquisa. O termo biologia em si surgiu no fim do século XIX como forma de estudar a Vida sem responder a questão chave: "o que é a vida?".[1]
Como destacou Sidney Brenner [2], em tradução livre, "Eu penso que nos próximos vinte cinco anos teremos de ensinar biólogos uma nova língua, como se chama, ainda não sei". Atualmente essa nova língua se chama matemática e computação, geralmente designados como in silico, ou "biologia seca". Erwin Schrodinger previu essa problemática bem antes do que hoje se chama biologia teórica. [2]
A disciplina tem um extenso campo de aplicações teóricas e práticas na investigação biológica, devido à grande diversidade de conhecimentos específicos que em geral estão envolvidos nestes estudos, a investigação em biologia teórica é em geral feita em colaboração entre matemáticos, físicos, biólogos, químicos e fisiólogos, entre outros cientistas.
| Algumas Definições |
|---|
| "A biomatemática é a disciplina que combina os usos simultâneos das ciências biomédicas e da matemática"[3]. |
Como destaca Merks[4], tradução livre, "No seu livro Making sense of life, E.F. Keller surpreendentemente descreve a divisão cultural entre biologistas usando experimentos contra aqueles que usam matemática e métodos computacionais." No seu trabalho, E F Keller[5] explica como a biologia matemática surgiu, desafios passados e atuais.
Biomatemática como campo central para pesquisa e ensino editar
Interdisciplinaridade é algo central nos tempos atuais, por exemplo, devido às limitações cada vez mais claras de "mono-abordagens". Exemplos: Sampaio e Silva abordam na importância da transdisciplinaridade,[6] Pires na importância da biologia em engenharias [7]
Tipos de modelos editar
Existem basicamente dois tipos genéricos de modelos na biologia teórica: top down e bottom up. Como destaca[8], o primeiro não se preocupa com detalhes, ao passo que o segundo se preocupa com detalhes. Para o top down, como exemplo, temos segmentação de tumor usando uma imagem médica[9]; e para bottom up modelagem de apetite usando o hormônio da fome chamado grelina[10].
Ver também editar
Referências
- ↑ Isaac Asimov. Life and Energy: Exploration of the physical and chemical basis of modern biology. Published with arrangements with Doubleday and Company, Inc. 1962.
- ↑ a b Fritjof Capra. The Web of Life: A New Scientific Understanding of Living Systems. Anchor Books Doubleday, 1996.
- ↑ João José Pedroso de Lima; Francisco José Amado Caramelo; João Miguel Couceiro; Rosa da Conceição Reis. Biomatemática: uma introdução para o curso de Medicina. Imprensa da Universidade de Coimbra. Acessado em: http://www.uc.pt/imprensa_uc/catalogo/ensino/biomatematica. 06 01 2015
- ↑ 1. Merks, R. Letter from the president. In: Communications. European Communications in Mathematical and theoretical biology. No. 18. 2015: 3-4.
- ↑ 1. Keller EF. Making Sense of Life: Explaining Biological Development with Models, Metaphors, and Machines. Harvard University Press: 2002.
- ↑ Cassia Ferreira Sampaio; Amanda Gomes da Silva. Uma introdução à biomatemática: a importância da transdisciplinaridade entre biologia e matemática. VI Colóquio Internacional. PDF: http://educonse.com.br/2012/eixo_06/PDF/26.pdf. Acessado em 06 01 2016.
- ↑ J G Pires. Na importância da biologia em engenharias: biomatemática e bioengenharias. XX SIMPEP. PDF: acessado em 06 01 2016. http://www.simpep.feb.unesp.br/abrir_arquivo_pdf.php?tipo=artigo&evento=8&art=154&cad=3786&opcao=com_id
- ↑ Pires, JG. Uma introdução aos métodos matemáticos nas ciências da vida: Aprendendo sobre modelos computacionais e matemáticos aplicados à biologia e medicina, vol. 1. Udemy courses. Rio de Janeiro: Fevereiro, 2021.
- ↑ Pires, JG. Relatório Final de pós-doutorado Programa Nacional de Pós-doutorado PNPD/CAPES. Relatório final de pós-doutorado. Universidade Federal da Bahia. Salvador, dezembro, 2018.
- ↑ Pires, JG. Mathematical modeling in energy homeostasis, appetite control and food intake with a special attention to ghrelin. [PhD thesis]. University of L'Aquila. L'Aquila, Março, 2017. https://www.researchgate.net/publication/317847898_Mathematical_modeling_in_energy_homeostasis_appetite_control_and_food_intake_with_a_special_attention_to_ghrelin
Referências adicionais editar
- Pires, JG. Uma introdução aos métodos matemáticos nas ciências da vida: aprendendo sobre modelos computacionais e matemáticos aplicados à biologia e medicina. ISBN nº 978-65-00-36778-2.
- S.H. Strogatz, Nonlinear dynamics and Chaos: Applications to Physics, Biology, Chemistry, and Engineering. Perseus., 2001, ISBN 0-7382-0453-6
- N.G. van Kampen, Stochastic Processes in Physics and Chemistry, North Holland., 3rd ed. 2001, ISBN 0-444-89349-0
- P.G. Drazin, Nonlinear systems. C.U.P., 1992. ISBN 0-521-40668-4
- L. Edelstein-Keshet, Mathematical Models in Biology. SIAM, 2004. ISBN 0-07-554950-6
- G. Forgacs and S. A. Newman, Biological Physics of the Developing Embryo. C.U.P., 2005. ISBN 0-521-78337-2
- A. Goldbeter, Biochemical oscillations and cellular rhythms. C.U.P., 1996. ISBN 0-521-59946-6
- F. Hoppensteadt, Mathematical theories of populations: demographics, genetics and epidemics. SIAM, Philadelphia, 1975 (reprinted 1993). ISBN 0-89871-017-0
- D.W. Jordan and P. Smith, Nonlinear ordinary differential equations, 2nd ed. O.U.P., 1987. ISBN 0-19-856562-3
- J.D. Murray, Mathematical Biology. Springer-Verlag, 3rd ed. in 2 vols.: Mathematical Biology: I. An Introduction, 2002 ISBN 0-387-95223-3; Mathematical Biology: II. Spatial Models and Biomedical Applications, 2003 ISBN 0-387-95228-4.
- E. Renshaw, Modelling biological populations in space and time. C.U.P., 1991. ISBN 0-521-44855-7
- S.I. Rubinow, Introduction to mathematical biology. John Wiley, 1975. ISBN 0-471-74446-8
- L.A. Segel, Modeling dynamic phenomena in molecular and cellular biology. C.U.P., 1984. ISBN 0-521-27477-X
- L. Preziosi, Cancer Modelling and Simulation. Chapman Hall/CRC Press, 2003. ISBN 1-58488-361-8