Lähdekoodi sivulle Matemaattinen biologia

'''Matemaattinen biologia''' eli '''teoreettinen biologia''' (joskus myös '''biomatematiikka''' tai '''matemaattinen ja teoreettinen biologia''') on [[monitieteisyys|tieteidenvälinen]] eli poikkitieteellinen tutkimusala, joka pyrkii mallintamaan [[Biologia|biologisia]] prosesseja [[matematiikka|matemaattisin]] menetelmin. [[Mallintaminen|Matemaattisilla malleilla]] on sovelluksia muun muassa [[Solubiologia|solu]]- ja [[molekyylibiologia]]ssa, [[fysiologia]]ssa ja [[populaatioekologia]]ssa. [[Differentiaaliyhtälö]]t, [[osittaisdifferentiaaliyhtälö]]t, [[differenssiyhtälö]]t ja stokastiset yhtälöt ovat esimerkkejä biologisia  prosesseja kuvaavissa malleissa käytetyistä menetelmistä.

Matemaattinen biologia eroaa kokeellinen biologia, joka keskittyy tieteellisten teorioiden testaamiseen kokeiden avulla.<ref>{{Cite web|url=http://www.bath.ac.uk/cmb/mathBiology/|title=What is mathematical biology {{!}} Centre for Mathematical Biology {{!}} University of Bath|website=www.bath.ac.uk|access-date=2018-06-07|archive-url=https://web.archive.org/web/20180923070442/http://www.bath.ac.uk/cmb/mathBiology/|archive-date=2018-09-23|url-status=dead|viitattu=2024-05-16|arkisto=https://web.archive.org/web/20180923070442/http://www.bath.ac.uk/cmb/mathBiology/|arkistoitu=2018-09-23}}</ref> Alaa kutsutaan joskus matemaattiseksi biologiaksi tai biomatematiikaksi korostaakseen matemaattista puolta, tai teoreettiseksi biologiaksi korostaakseen biologista puolta..<ref>"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." [http://life.biology.mcmaster.ca/~brian/biomath/careers.theo.biol.html Careers in theoretical biology] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20190914233407/http://life.biology.mcmaster.ca/~brian/biomath/careers.theo.biol.html |date=2019-09-14 }}</ref> Teoreettinen biologia keskittyy enemmän biologian teoreettisten periaatteiden kehittämiseen, kun taas matemaattinen biologia keskittyy matemaattisten työkalujen käyttöön biologisten järjestelmien tutkimisessa, vaikka näitä termejä käytetään joskus toistensa sijasta.<ref>{{cite journal | vauthors = Longo G, Soto AM | title = Why do we need theories? | journal = Progress in Biophysics and Molecular Biology | volume = 122 | issue = 1 | pages = 4–10 | date = October 2016 | pmid = 27390105 | pmc = 5501401 | doi = 10.1016/j.pbiomolbio.2016.06.005 | url = https://www.di.ens.fr/users/longo/files/01_theories.pdf | series = From the Century of the Genome to the Century of the Organism: New Theoretical Approaches }}</ref><ref>{{cite journal | vauthors = Montévil M, Speroni L, Sonnenschein C, Soto AM | title = Modeling mammary organogenesis from biological first principles: Cells and their physical constraints | journal = Progress in Biophysics and Molecular Biology | volume = 122 | issue = 1 | pages = 58–69 | date = October 2016 | pmid = 27544910 | pmc = 5563449 | doi = 10.1016/j.pbiomolbio.2016.08.004 | series = From the Century of the Genome to the Century of the Organism: New Theoretical Approaches | arxiv = 1702.03337 }}</ref>

Matemaattisen biologian tavoitteena on biologisten prosessien matemaattinen esittäminen ja mallintaminen hyödyntäen sovelletun matematiikan tekniikoita ja työkaluja. Se voi olla hyödyllinen sekä teoreettisessa että käytännön tutkimuksessa. Järjestelmien kuvaaminen kvantitatiivisella tavalla tarkoittaa, että niiden käyttäytymistä voidaan simuloida paremmin, ja siten voidaan ennustaa ominaisuuksia, jotka eivät välttämättä ole kokeilijan havaittavissa. Tämä edellyttää tarkkoja matemaattisia malleja. Elävien järjestelmien monimutkaisuuden vuoksi teoreettinen biologia hyödyntää useita matematiikan aloja, ja on myötävaikuttanut uusien tekniikoiden kehittämiseen.<ref>{{cite journal | vauthors = Robeva R, Davies R, Hodge T, Enyedi A | title = Mathematical biology modules based on modern molecular biology and modern discrete mathematics | journal = CBE: Life Sciences Education | volume = 9 | issue = 3 | pages = 227–40 | date = Fall 2010 | pmid = 20810955 | pmc = 2931670 | doi = 10.1187/cbe.10-03-0019 | publisher = The American Society for Cell Biology }}</ref>

== Historia ==
=== Varhainen historia ===
Fritz Müller kuvasi vuonna 1879 evolutiiviset hyödyt ilmiöstä, jota nykyään kutsutaan Müllerin mimikryksi, ja tämä kuvaus oli merkittävä, koska se oli ensimmäinen kerta, kun evoluutiobiologiassa käytettiin matemaattista argumenttia osoittamaan, kuinka voimakas luonnonvalinnan vaikutus voisi olla, ellei oteta huomioon Malthusin keskustelua populaation kasvun vaikutuksista, jotka vaikuttivat Charles Darwiniin: Malthus väitti, että kasvu olisi eksponentiaalista (hän käytti sanaa "geometrinen"), kun taas resurssit (ympäristön kantokyky) voisivat kasvaa vain aritmeettisesti.<ref name=Mallet2001>{{cite journal | vauthors = Mallet J | title = Mimicry: an interface between psychology and evolution | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 98 | issue = 16 | pages = 8928–30 | date = July 2001 | pmid = 11481461 | pmc = 55348 | doi = 10.1073/pnas.171326298 | bibcode = 2001PNAS...98.8928M | author-link = James Mallet | doi-access = free }}</ref>

Termiä "teoreettinen biologia" käytettiin ensimmäisen kerran Johannes Reinken monografian otsikkona vuonna 1901, ja pian sen jälkeen Jakob von Uexküll vuonna 1920. Yhtenä perustavana teoksena pidetään D'Arcy Thompsonin kirjaa "On Growth and Form" (1917), ja muita varhaisia pioneereja ovat Ronald Fisher, Hans Leo Przibram, Vito Volterra, Nicolas Rashevsky ja Conrad Hal Waddington.<ref>Ian Stewart (1998), [https://www.worldcat.org/oclc/37211069 Life's Other Secret: The New Mathematics of the Living World], New York: John Wiley, {{isbn|978-0471158455}}</ref><ref>{{cite book | vauthors = Keller EF | date = 2002 | url =  https://books.google.com/books?id=NdtbR_N_vKYC | title = Making Sense of Life: Explaining Biological Development with Models, Metaphors and Machines | publisher = Harvard University Press | isbn = 978-0674012509 }}</ref>

== Tutkimus ==
Matemaattista biologiaa voidaan soveltaa monessa eri tutkimuaiheessa, joihin kuuluvat muun muassa complex systems -biologia, evoluutiobiologia, [[komputationaalinen neurotiede]]<ref name=":0">{{Cite book|title=Fundamentals of Computational Neuroscience|url=https://archive.org/details/fundamentalscomp00ttra|url-access=limited| vauthors = Trappenberg TP |publisher=Oxford University Press Inc.|year=2002|isbn=978-0-19-851582-1|location=United States|pages=[https://archive.org/details/fundamentalscomp00ttra/page/n16 1]}}</ref><ref>{{cite book | vauthors = Churchland PS, Koch C, Sejnowski TJ | chapter = What Is Computational Neuroscience? | veditors = Gutfreund H, Toulouse G | title =  Biology And Computation: A Physicist's Choice | date = March 1994 | volume = 3 | pages = 25–34 | publisher = World Scientific | isbn = 9789814504140 | chapter-url = https://books.google.com/books?id=l7vsCgAAQBAJ&pg=PT42 }}</ref> ja [[matemaattinen biofysiikka]].

== Lähteet ==
{{Viitteet}}

{{tynkä/Biologia}}


[[Luokka:Sovellettu matematiikka]]
[[Luokka:Biologia]]
[[Luokka:Monitieteisyys]]