คณิตศาสตร์ชีววิทยา

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี

คณิตศาสตร์ชีววิทยา (อังกฤษ: Mathematical biology) คือ งานวิจัยสหพันธวิชาทางวิทยาศาสตร์ซึ่งประยุกต์ใช้ได้หลายแบบ[1] คณิตศาสตร์ชีววิทยามุ่งไปที่การแสดงทางคณิตศาสตร์ การรักษา และสร้างแบบจำลองของแนวทางปฏิบัติทางชีววิทยา โดยใช้เทคนิกและเครื่องมือของคณิตศาสตร์ประยุกต์ ที่สามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้ทั้งทางทฤษฎีและทางปฏิบัติ ด้านงานวิจัยชีววิทยา ชีวการแพทย์ และเทคโนโลยีชีวภาพ การบรรยายระบบในเชิงปริมาณแปลว่าพฤติกรรมของระบบเหล่านั้นสามารถถูกทำนาย โดยต้องการแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่มีความแม่นยำ

คณิตศาสตร์ชีววิทยาใช้หลายส่วนประกอบจากคณิตศาสตร์[2] และมีส่วนร่วมในการพัฒนาเทคนิกใหม่ ๆ

ประวัติ[แก้]

ประวัติตอนต้น[แก้]

คณิตศาสตร์ถูกนำไปใช้กับชีววิทยาตั้งแต่สมัยคริสต์ศตวรรษที่ 19

ฟริตซ์ มึลเลอร์ (Fritz Müller) อธิบายประโยชน์เชิงวิวัฒนาการของสิ่งที่ตอนนี้ถูกเรียกว่าการเลียนแบบของมึลเลอร์ (Müllerian mimicry) ในปีค.ศ. 1879 และนับเป็นคนแรกที่ใช้เหตุผลทางคณิตศาสตร์ในนิเวศวิทยาเชิงวิวัฒนาการ เพื่อแสดงให้เห็นว่าผลกระทบของการคัดเลือกโดยธรรมชาติจะมีอิทธิพลมากเพียงใด เว้นแต่จะนับคำโต้เถียงของมาลธัสเกี่ยวกับผลกระทบของการเติบโตทางประชากรที่ส่งผลกระทบต่อชาลส์ ดาร์วิน: มาลธัสอ้างว่าการเติบโตจะเป็นแบบ "เรขาคณิต" ในขณะที่ทรัพยากรณ์ (ความสามารถในการรับรองของสิ่งแวดล้อม) สามารถเติบโตแบบเลขคณิตเท่านั้น[3]

การเติบโตเมื่อไม่นานมานี้[แก้]

ความสนใจในด้านนี้ได้ขยายอย่างรวดเร็วตั้งแต่ปีค.ศ. 1960 โดยมีเหตุผลบางประการดังนี้:

  • การเติบโตอย่างรวดเร็วของชุดสารนิเทศซึ่งอุดมไปด้วยข้อมูล เนื่องจากการปฏิวัติทางจีโนมิกส์ ซึ่งเข้าใจได้ยากหากไม่มีเครื่องมือเชิงวิเคราะห์
  • การพัฒนาของเครื่องมือทางคณิตศาสตร์ เช่น ทฤษฎีความอลวน เพื่อช่วยในการเข้าใจกลไกที่ซับซ้อนไม่เชิงเส้นในชีววิทยา
  • การเพิ่มขึ้นของพลังคอมพิวเตอร์ ซึ่งช่วยในการคำนวณและการจำลอง ในแบบที่เป็นไปไม่ได้ในสมัยก่อน
  • ความสนใจที่เพิ่มขึ้นในการทดลองแบบ in silico ซึ่งใช้คอมพิวเตอร์เพื่อเลียนแบบ เนื่องจากข้อกังขาทางศีลธรรม ความเสี่ยง ความไม่น่าเชื่อถือ และความซับซ้อนอื่น ๆ ซึ่งตามมากับการวิจัยในคนและสัตว์

บันทึก[แก้]

  1. "There is a subtle difference between mathematical biologists and theoretical biologists. Mathematical biologists tend to be employed in mathematical departments and to be a bit more interested in math inspired by biology than in the biological problems themselves, and vice versa." Careers in theoretical biology
  2. Robeva, Raina (Fall 2010). "Mathematical Biology Modules Based on Modern Molecular Biology and Modern Discrete Mathematics". CBE Life Sciences Education (The American Society for Cell Biology) 9 (3): 227–240. PMC 2931670. PMID 20810955. doi:10.1187/cbe.10-03-0019. สืบค้นเมื่อ 17 November 2010. 
  3. Mallet, James (July 2001). "Mimicry: An interface between psychology and evolution". PNAS 98 (16): 8928–8930. doi:10.1073/pnas.171326298. 

แหล่งข้อมูลอื่น[แก้]