Matemaattinen biologia

Matemaattinen biologia eli teoreettinen biologia (joskus myös biomatematiikka tai matemaattinen ja teoreettinen biologia) on tieteidenvälinen eli poikkitieteellinen tutkimusala, joka pyrkii mallintamaan biologisia prosesseja matemaattisin menetelmin. Matemaattisilla malleilla on sovelluksia muun muassa solu- ja molekyylibiologiassa, fysiologiassa ja populaatioekologiassa. Differentiaaliyhtälöt, osittaisdifferentiaaliyhtälöt, differenssiyhtälöt ja stokastiset yhtälöt ovat esimerkkejä biologisia  prosesseja kuvaavissa malleissa käytetyistä menetelmistä.

Matemaattinen biologia eroaa kokeellinen biologia, joka keskittyy tieteellisten teorioiden testaamiseen kokeiden avulla. Alaa kutsutaan joskus matemaattiseksi biologiaksi tai biomatematiikaksi korostaakseen matemaattista puolta, tai teoreettiseksi biologiaksi korostaakseen biologista puolta.."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  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.

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.

 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.

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.Ian Stewart (1998), Life's Other Secret: The New Mathematics of the Living World, New York: John Wiley, 

 Tutkimus 
Matemaattista biologiaa voidaan soveltaa monessa eri tutkimuaiheessa, joihin kuuluvat muun muassa complex systems -biologia, evoluutiobiologia, komputationaalinen neurotiede ja matemaattinen biofysiikka.

 Lähteet 

Luokka:Sovellettu matematiikka
Luokka:Biologia
Luokka:Monitieteisyys