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Titolo: in coda a Biologi e Biomatematica (lunghino)

Sto leggendo proprio ora un libro che va a fagiolo con questo thread,
si tratta di Ubiquità, di Marck Buchanan, parla della sottostruttura
matematica di molti fenomeni, dai terremoti alle estinzioni, di massa
e no. Proprio però sulla biologia, cioè sulle estinzioni, sono rimasto
un po' sconcertato. Così ne approfitto per chiedere qualche lume.
Per quello che riguarda i terremoti la tesi, semplificando al massimo,
è questa: siccome la distribuzione dell'intensità dei terremoti segue
una legge della potenza, cioè c'è un rapporto semplice tra l'intensità
di un sisma e la sua frequenza: per ogni terremoto di una deterrminata
intensità ce ne sono quattro in cui le energie liberate equivalgono a
metà di quello preso in considerazione. Se ne deduce che la causa dei
terremoti è sempre la stessa, che non è necessario ipotizzare una
causa speciale per i terremoti disastrosi, diversa da quella che
provoca i microsismi che avvengono con grande frequenza. Inoltre ciò
rende impossibile prevedere in anticipo quando e con che intensità ci
sarà un terremoto. E fin qui bene.
Anche nel caso delle estinzioni di massa si ha una legge della potenza
(E già qui resto perplesso di come sia possibile stabilire un "tasso
di estinzione" attendibile) e se ne deduce che non è necessario
ricorrere ad eventi eccezionali per spiegare le grandi estinzioni. Per
quanto riguarda la fine dei dinosauri, il limite KT, non è necessario
ipotizzare cadute di meteoriti, gigantesche eruzioni vulcaniche o
cambiamenti climatici: potrebbe essere bastata l'estinzione di una
singola, insignificante, specie, per condurre alla catastrofe con una
serie di effetti a catena, come in una valanga. Ma questo a me sembra
del tutto insufficente. Noi "sappiamo" che alcune estinzioni avvengono
per un motivo e altre per un altro, visto che l'uomo è la causa di
alcune di queste, sappiamo che i Dodo sono stati sterminati, come
moltre altre specie. Sappiamo anche che l'unificazione dei due
continenti Americani ha portato alla sparizione di numerose specie
quando i carnivori del continente settentrioniale sono penetrati in
quello meridionale e, insomma, sembra chiaro che, almeno in alcuni
casi, piccoli e grandi, noi si possa risalire a cause scatenanti
specifiche. Come si concilia questo con la distribuzione secondo una
legge della potenza, cosa che, a detta di Buchanan, escluderebbe cause
specifiche per le diverse estinzioni?
Gli scienziati che usano questo tipo di approccio costruiscono modelli
matematici molto semplificati dei fenomeni che studiano e quando il
modello, dopo aggiustamenti e riaggiustamenti dei parametri, funziona
sostengono di aver catturato l'essenziale del fenomeno, ma è vero? E,
almeno in biologia, serve a qualcosa? Ragionamenti di questo tipo
hanno convinto gli americani a cambiare la loro politica di
prevenzione degli incendi boschivi ma anche in questo caso non sono
del tutto convinto della loro correttezza, perché da una parte si dice
che il grande incendio di Yellowstone del 1988 sarebbe solo un "picco"
statistico, senza bisogno di una causa scatenante diversa tra questo
ed il gran numero di incendi di proporzioni minori che avvengono tutti
gli anni, dall'altro si fa notare che se la politica di prevenzione
fosse stata diversa un incendio di quelle proporzioni non sarebbe
potuto avvenire.
Insomma, questi modelli matematici che vengono costruiti continuamente
sono davvero utili? Hanno capacità predittiva di qualche tipo? Possono
veramente prevedere le conseguenze dell'interazione tra predatore e
preda in un ecosistema reale?
Per finire un ragionamento per assurdo: visto che la distribuzione
degli asteroidi segue una legge della potenza l'estinzione dei
dinosauri potrebbe ben essere stata causata dalla caduta di un bolide:
se tutte le estinzioni fossero causate dalla caduta di asteroidi (Un
asteroide piccolo provoca una piccola estinzione, uno grande
un'estinzione maggiore) avremmo un modello che funzionerebbe
perfettamente. (Cioè, non so bene quale legge della potenza segua la
distribuzione degli asteroidi, ma con qualche aggiustamento ad hoc...)

 sono davvero utili?
Certo e senpre piu' biuologi, fuori dall'italia, se ne stanno convincendo.
Domandina finale: una scienza puo' essere tutta e solo sperimentale ?
ciao e grazie per l'attenzione
a.

Consiglio vivamente a tutti gli interessati alla biomatematica i libri di
Richard Dawkins, un vero e proprio matematico della biologia evolutiva, con
i suoi software ed algoritmi per la riproduzione dei fenomeni evolutivi.
Di semplice lettura anche per i non biologi: "l'orologiaio cieco" e "il gene
egoista".
Comunque credo che in tutte le università di biologia si sia parlato almeno
un po' di biomatematica. Io stesso ho studiato le leggi rguardanti i
potenziali d'azione (e molto altro), e inoltre nell'istituto dove ho svolto
la tesi si
studiava un modello matematico per la rappresentazione delle onde
elettrocardiografiche in condizioni patologiche.
--
Zerowatt

istituto..
interessante modello. se posso: quale istituto ?
ciao e grazie
a.

 interessante modello. se posso: quale istituto ?
Istituto di biologia evolutiva e funzionale dell'università degli studi di
Parma. Studi sotto la direzione del prof. Ezio Musso.
Ciao!
--
Zerowatt

 ha scritto nel messaggio
| Consiglio vivamente a tutti gli interessati alla biomatematica i libri di
| Richard Dawkins, un vero e proprio matematico della biologia evolutiva, con
| i suoi software ed algoritmi per la riproduzione dei fenomeni evolutivi.
| Di semplice lettura anche per i non biologi: "l'orologiaio cieco" e "il gene
| egoista".
libri interessantissimi, ci ho addirittura fatto un esame, "biodiversità ed evoluzione
biologica"
| Comunque credo che in tutte le università di biologia si sia parlato almeno
| un po' di biomatematica.
certo, vedi i modelli matematici per l' evoluzione e la genetica di popolazioni, sempre
nell'esame che ho citato sopra e in quello di genetica
ciao
--
MATTEO aka C A I N E
studente di Biotecnologie
-----------------------------------------------------------------
   it has the story some where and it has the story some times
     what better place than here, what better time than now !
-------- Rage Against The Machine ---- Guerrilla radio ----------

 mmm... No, vero?
:)
esatto !
Grazie mille per gli interessanti spunti e per avermi fatto conoscere
questa nuova applicazione della fisica statistica
ciao
a.

 nell'esame che ho citato sopra e in quello di genetica
tra l'altro si tratta del ramo piu' antico (e ancor oggi effervescentissimo)
e consolidato della
biomatematica :)
numerosi sono i lavori sul ruolo del caos nella dinamica di questi sistemi,
davvero godurioso
me ne sto occupando anche io, ma il caos nel mio sistemino non l'ho trovato
:(...
ciao
a.

 Parma. Studi sotto la direzione del prof. Ezio Musso.
grazie mille per l'info !
ciao
a.

 sono davvero utili? Hanno capacita' predittiva di qualche tipo? 
Sono abbastanza d'accordo con te (con i tuoi dubbi).
Debbo dire che in generale sono abbastanza critico verso questa tendenza
"moderna" a usare nel modo che hai descritto i "modelli matematici".
E' chiaro che dietro a questi modelli non c'e' nessuna base teorica:
semplicemente si cerca una formula che si adatti bene ai dati, e la si
usa per fare previsioni...
Fare una teoria e' tutt'altro discorso: significa costruire un sistema
concettuale (con un sostrato matematico, ma i concetti hanno altra
origine e significato) e da li' dedurre conseguenze, che debbono
accordarsi coi fatti osservati, e meglio ancora prevedere fatti non
ancora osservati.
Certo questo non e' sempre facile, e non lo e' di certo nelle scienze
naturali. 
Ammetto anche che la ricerca di un modello matematico nel senso
primitivo, tipo la legge di potenza, puo' avere valore euristico: dopo
tutto quando Boyle scopri' che a temperatura costante pressione e volume
in un gas erano inversamente proporzionali, non aveva idea del perche',
ma la scoperta fu la base della teoria cinetica dei gas da una parte e
della termodinamica dall'altra.
Il problema e' che nell'uso moderno mi sembra ci sia una rinuncia
programmatica a spiegazioni ulteriori: il modello matematico e' fine a
se stesso. E questo non mi piace...
Peggio ancora quando poi i dati sono scarsi o poco attendibili, e
vengono "sforzati" per farli adattare a una legge semplice... Come
nell'esempio che fai delle estinzioni.
Per inciso, anche in astrofisica si assiste oggi a una tendenza come
quella che hai descritto, e per le stesse ragioni: pochi dati, mancanza
di una base teorica ragionevolmente semplice, desiderio di dire qualcosa
a ogni costo...
-------------------
Elio Fabri
Dip. di Fisica "E. Fermi"
Universita' di Pisa
-------------------

 a ogni costo...
Male.
ciao
A.

 biomatematica, di questo modo di fare?
Forse hai un po' frainteso il mio intervento. Io mi riferivo a un certo
abuso di metodi tipo "cercare una legge di potenza" ecc.
Non intendevo affatto denigrare la biomatematica in particolare, tanto
e' vero che ho fatto riferimento anche a campi totalmente separati.
Secondo me il problema di una certa distorsione nell'uso dei modelli
matematici c'e', in generale.
Mi sembra di capire che secondo te questo abuso non ci sia. Capisco
bene?
Per te va tutto bene?


 Per te va tutto bene?
il paradiso in terra non esiste, in generale.
il problema dei modelli "overparametrized" esiste, ma
- sempre imho - non particolarmente in biomatematica,
almeno attualmente, anzi...
per la serie: ad ogni male vi  sono anche varii rimedi...
uno di questi (con pesanti conseguenze pratiche, specie per i giovani
ricercatori)
e' quello adottato proprio da molte riviste a taglio biomatematico:
lunghissimi tempi di revisione.
in pratica ogni articolo, anche se innovativo e ottimamente scritto, viene
passato al microscopio
elettronico ed ogni  ipotesi viene vagliata abbondantissimamente.. fin
troppo ! :)
se da un lato cio' scoraggia la sottomissione a queste riviste di modelli
inventati tanto
per scrivere qualcosa di esotico, dall'altra ha pesanti ripercussioni sulla
vita privata di noi poveretti che inviamo gli articoli...specie se abbiamo
poche pubblicazioni sul groppone..
Insomma, queste riviste cercano il piu' possibile di pubblicare articoli
che seguono le linee guida da te implicitamente enunciate:
"Fare una teoria e' tutt'altro discorso: significa costruire un sistema
concettuale (con un sostrato matematico, ma i concetti hanno altra
origine e significato) e da li' dedurre conseguenze, che debbono
accordarsi coi fatti osservati, e meglio ancora prevedere fatti non
ancora osservati. "
Naturalmente in biologia e medicina si hanno problemi particolari...
ad esempio... io sto studiando (in stretta collaborazione con un medico)
certi aspetti della chemioterapia.
Sarebbe etico pianificare un clinical trial per vedere se il mio modellino
e' affidabile e predittivo ?
Forse si', lo decidera', eventualmente e a suo tempo, un comitato etico.
In altri casi, come certi studi sui parassiti della farina, ci sono meno
problemi.
ciao
a.
PS tanto per dare un'idea , riporto le linee guida del "bulletin of
mathematical
biology"  per la sottomissione di un' articolo:
"
The Bulletin publishes substantial scientific contributions on the
interface of theoretical and experimental biology. It aims to be of
strong interest to theorists and experimentalists alike. One ideal
contribution to the Bulletin would combine theory and experiment in a
single article, demonstrating the symbiotic effect that arises when
these two approaches are closely interrelated. An example is
Hodgkin and Huxley's (1952) derivation of a system of equations for
voltage-clamped nerve and their numerical determination of a travelling wave
solution, whose shape and speed agreed with their own measurements. A
second ideal paper would be purely theoretical, introducing a new
concept with a clear and convincing exposition of how this concept
might be useful in obtaining a more profound understanding of an
important area of biology. Turning's (1952) article serves as an
example here, with its comprehensive development of the idea that
reaction-diffusion equations could provide spatially inhomogeneous
patterns of chemical concentrations to trigger morphogenetic events.
   The standards of the two papers cited are a bit too high to demand of
every article! But mere correctness and marginal novelty is not
sufficient; there should be at least a grain of excitement.
"
Hodgkin, Huxley e Turing c'e' da far tremare i polsi...

 biologica"
In che università l'hai fatto?
Grazie, ciao,
  Andrea

 ha scritto nel messaggio
news:6Eou8.35006$SR5.9...@twister1.libero.it...
| > libri interessantissimi, ci ho addirittura fatto un esame, "biodiversità
| ed evoluzione
| > biologica"
|
| In che università l'hai fatto?
Università degli studi di Milano - Bicocca al 1° anno
--
ciao !


 Università degli studi di Milano - Bicocca al 1° anno
L'hai fatto in Bicocca? Al primo anno??? Con che docente?
Non è che è più che altro un esame di sistematica?
Noi della Statale (sempre di Milano) abbiamo un complementare di evoluzione
biologica all'ultimo/penultimo anno, col prof. Ferraguti (che dice che
esistono solo due corsi di evoluzione biologica in Italia).
Grazie, ciao,
  Andrea