Biomatemáticas

Introducción

Se conoce como matemática o matemáticas, según corresponda a la costumbre, al estudio de todas aquellas propiedades y relaciones que involucran a los entes abstractos, como ser los números y figuras geométricas, a través de notaciones básicas exactas y del razonamiento lógico.

La teoría matemática se manifiesta en un pequeño número de verdades dadas, más conocidas como axiomas, a partir de las cuales se podrá inferir toda una teoría. (Anónimo, 2007).

Ciencia deductiva que estudia las propiedades de los entes abstractos, como números, figuras geométricas o símbolos, y sus relaciones. Estudio de la cantidad considerada en abstracto y aplicada. (Diccionario de la Real Academia Española (DRAE), 2014)

El término BIOLOGIA, fue introducido en Alemania en 1800 y popularizado por el naturalista francés Jean Baptiste de Lamarck, en su obra “Philosophie Zoologique”, con el fin de reunir en él un número creciente de disciplinas que se referían al estudio de las formas vivas.

El impulso más importante para la unificación del concepto de biología se debe al zoólogo inglés Thomas Henry Huxley, que insistió en que la separación convencional de la zoología y de la botánica carecía de sentido, y que el estudio de todos los seres vivos debería constituir una única disciplina. (Santos, 2008).

Y la unión de estas dos ciencias da origen a las Biomatemáticas que son conocidas como:

La biomatemática (o matemática biológica) es una rama de la ciencia encargada de modelar los procesos biológicos mediante técnicas propias de las matemáticas. Se podría decir que la biomatemática es el soporte teórico en el cual se apoya la bioinformática para realizar sus tareas, ya sea el secuencia miento del genoma o más directamente las simulaciones de sistemas biológicos (para la cual la matemática ha contribuido en gran medida).

Por supuesto la biomatemática, es también una ciencia multidisciplinaria que involucra a biólogos, matemáticos, físicos, químicos, y fisiólogos, entre otros científicos. Pero la colaboración entre matemáticos y científicos de las ciencias naturales no es tan simple como parece, ya que existen obstáculos filosóficos y lingüísticos entre los modelos en lenguaje ordinario y los modelos matemáticos. (Bioinformaticos, 2007).

Al entrar la Medicina de lleno en el vasto campo de la Biomatemática (Andériz, s.f.), ésta supone para aquélla la transición del hecho biológico a la formulación de verdaderas leyes semejantes a las que gobiernan la física. Ciertamente que nos encontramos más atrasados en el conocimiento y aplicación de estas leyes al referirnos a la investigación en biología y medicina, especialmente si las comparamos con la física.

La biomatemática es sobre todo matemáticas, hecha por matemáticos y (aunque no exclusivamente) para matemáticos. Un conocimiento profundo de la misma requiere estudios superiores de matemáticas, lo cual no significa en modo alguno que sus conceptos fundamentales no se encuentren al alcance de la mayoría de los profesionales de la medicina. Algo similar se puede decir de la bioquímica en relación con las ciencias de la salud.

Conociendo un poco de historia

Aproximadamente en la primera mitad del siglo XIX, el biólogo ingles Robert Brown, quien estudiaba los procesos biológicos de fecundación de una planta, logro observar un movimiento oscilatorio a gran velocidad y que era cambiante en los granos del polen de una flor estando estos en el agua. El pensó que se trataba de manifestación de vitalidad en el polen, pero en 1905, Einstein publico de manera formal este fenómeno. Dicha teoría a la que se llama movimiento browniano.

En otro lugar y otro momento de la historia, inspirado en problemas abiertos de la biología en desarrollo, y sobre un pensamiento sugerido por el embriólogo Conrad Hal Waddington, un matemático francés de gran eminencia, René Thom, desarrollo la conocida teoría de clasificación de singularidades, la cual ha servido como fundamento de las teorías de catástrofes y bifurcaciones. Pese a los intentos de modelación en la década de los setenta usando la teoría de catástrofes, esta ya es parte del acervo matemático.

Otro gran suceso sin lugar a duda hasta el día de hoy es la hipótesis darwiniana de evolución por selección natural, la cual ha revolucionado la ciencia de la computación y la teoría de la matemática de optimización. La versión actual matematizada de esa hipótesis es la llamada algoritmos genéticos.

No se puede dejar de mencionar la teoría matemática de las redes artificiales de neuronas: Un campo tan reciente como fértil y que ha venido a resolver problemas añejos en el campo del reconocimiento de patrones, robótica, sistemas dinámicos, etcétera.

Según nos cuenta Miramontes (1998) de la facultad de ciencias de la UNAM.

Un físico teórico de origen ucraniano Nicolás Rashevsky, quien fue profesor de la Universidad de Chicago, publicó en el año de 1938 el que es considerado el primer texto científico sobre Biología Matemática, y un año más tarde crea la primera revista especializada en el tema, The Bulletin of Mathematical Biology. Sus trabajos, de corte eminentemente teórico, tuvieron un impacto nulo en la comunidad de biólogos de la época, a pesar de lo cual se le considera el fundador de la Biomatemática como disciplina científica.

Antes que él otros ya habían dado algunos pasos en el tema de la dinámica de poblaciones, tradicionalmente el principal objeto de estudio de la Biomatemática. En la primera mitad del s. XIX el británico T. R. Malthus y el belga P. F. Verhulst desarrollan respectivamente las ecuaciones malthusiana y logística. Estos trabajos, un tanto ingenuos, no consideraban las muchas variables internas y externas que delimitan un crecimiento poblacional. Pero a pesar de su sencillez, sus funciones siguen considerándose válidas para significar la evolución de epidemias, número de células de un embrión o usuarios de una red social como Facebook. Se ha teorizado que la propia población humana parece ajustarse, en su crecimiento, a una función logística, lo cual es esperanzador ya que esta función de crecimiento tiene forma de S.

Otra figura clave de la disciplina es Alan Turing. Matemático, lógico, criptógrafo, científico de la computación y filósofo británico, es bien conocido tanto como precursor de la Informática como por su notable influencia en la victoria aliada en la II Guerra Mundial. Su trágica muerte alimenta el mito. Turing se interesó en la Morfogénesis, los procesos biológicos que hacen que un organismo

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