Matematik ve biyoloji yan yana düşünülmesi zor olan iki kavramdır. Ama gel gör ki dağ dağa kavuşamasa da, iki zıt bilim birbirine kavuşabilir. Biyoloji aslında deneysel bir bilimdir, yani hipotezlerini doğrulamak için deneye ihtiyaç duyar. Ama biyoloji sadece deneyden ibaret de değildir. Deneyle ilgilenen kısma “Deneysel Biyoloji”, teorilerle ve bizim de konumuz olan matematiksel biyolojiyle ilgilenen kısma da “Kuramsal / Teorik Biyoloji” denir.
Sanılanın aksine, matematik sadece soyut konularla ilgilenen ya da yalnızca mühendislerin hesaplama yaparken kullandığı bir bilim değildir. Özü itibariyle matematik; kendine has sembolleri, kuralları ve yöntemleri olan doğru düşünme sanatıdır. Aynı biçimde biyoloji de sadece ezbere dayalı bir bilim değildir. İşte biyomatematik bu iki geniş bilim dalının arasında bir köprü vazifesi görmektedir.
Matematiksel Biyoloji ya da Biyomatematik Nedir?
Biyomatematik veya matematiksel biyoloji, biyolojinin özelliklerini açıklamak için matematiksel modeller geliştiren disiplinler arası bilimdir. Biyomatematik, aslında matematiksel modellemeler, soyutlamalar ve teknik analizlerin yapıldığı “Uygulamalı Matematik”in bir alt dalıdır.
Deneysel biyolojinin yetersiz kaldığı ya da saha çalışmalarının imkansız olduğu durumlarda imdada yetişir. Bu sayede de biyolojik bir süreçle ilgili bilgi elde etmek için, o sürecin olup bitmesini beklemek zorunda kalmayız. Biyolojik sistemler özünde son derece karmaşıktır. Ancak basit matematiksel modeller sayesinde bu sistemdeki temel unsurları ve süreçleri izole etme ve açıklama şansımız olacaktır.
Aslına bakarsanız, biyolojideki birçok problem, ağ analizi, grup teorisi, diferansiyel denklemler, olasılık, kaos teorisi ve kombinatorik gibi diğer alanlarda geliştirilen matematiksel teknikler kullanılarak çözülmüştür. Ayrıca bazı problemlerin çözülmesi için de yeni matematiksel tekniklerin geliştirilmesi beklenmektedir.
Örneğin bir proteinin şekli, işlevlerini belirlemede önemli bir faktördür. Protein moleküllerinin katlanması ve birbirine dolanması ise düğüm teorisi adı verilen topoloji dalı kullanılarak modellenmektedir. Bu matematik ile arası pek de iyi olmadığı için tercihini sosyal bilimlerden yana kullananlar için kötü haber olacaktır. Ancak matematik artık biyolojide hayati bir rol oynamaktadır. Bunun sonucunda da öğrencilerin matematiksel becerilere ihtiyacı vardır.
Biyomatematik Nerede Kullanılmaktadır?
Bir zamanlar biyoloji, zooloji ve botanik, hayvanlar ve bitkilerin incelenmesi anlamına geliyordu. Mikroskobun icadı, vurguyu hücre düzeyine kaydırdı ve son zamanlarda odak moleküler düzey halini aldı. Matematik, biyoloji tarihinde ilk defa 1760 yılında çiçek hastalığının matematiksel analizinde İsviçreli bilim adamı Bernoulli tarafından kullanıldı. Takip eden yıllarda da daha pek çok salgın hastalığın modellemesi çeşitli matematikçiler tarafından yapılacaktı. Biyomatematiğin bilim dünyasına girmesi yaklaşık 250 yıl önce olsa da popülerleşmesi ve yaygınlaşması 1990’ların başında gerçekleşir.
İnsan beyni, biyolojik bir akson ve dendrit sistemiyle birbirine bağlı 100 milyar sinir hücresine sahiptir. Doğal olarak da karşımızda birbirine bağlı karmaşık bir sistem vardır. Bu karmaşık sistem yine biyoloji ve matematiğin işbirliği ile ele alınır. Bunun sonucunda da biyo-informatik, biyolojik araştırmalarda üretilen muazzam veri setleriyle ilgilenir.
Sistem biyolojisi, biyolojik araştırmaların hızla gelişen disiplinler arası bir alanıdır. Organizmaların ortaya çıkan özelliklerini keşfetmeyi ve anlamayı amaçlar. Bütünsel bir yaklaşım kullanarak karmaşık etkileşimlere odaklanır. Sistem biyolojisi, matematiksel ve hesaplamalı modellerden kapsamlı bir şekilde yararlanır.
Bilindiği gibi astronomi, 18. yüzyılda matematiksel analizde olağanüstü gelişmelere yol açmıştı. Biyoloji de gelecekte matematik üzerinde benzer bir etkiye neden olabilir. Hatta kimi bilim insanları 2100 yılına kadar biyoloji ve matematiğin, tıpkı daha önceki yüzyıllarda matematik ve fiziğin yaptığı gibi, birbirlerini çarpıcı biçimde değiştireceğini savunuyorlar.
Kaynaklar ve ileri okumalar
- What is Biomathematics?; Bağlantı: https://sophia.smith.edu/
- Biomathematics: the New Frontier, yayınlanma tarihi: 21 Ağustos 2014; Bağlantı: https://thatsmaths.com/
Dip Not:
Matematiksel, 2015 yılından beri yayında olan ve Türkiye’de matematiğe karşı duyulan önyargıyı azaltmak ve ilgiyi arttırmak amacıyla kurulmuş bir platformdur. Sitemizde, öncelikli olarak matematik ile ilgili yazılar yer almaktadır. Ancak bilimin bütünsel yapısı itibari ile diğer bilim dalları ile ilgili konular da ilerleyen yıllarda sitemize dahil edilmiştir. Bu sitenin tek kazancı sizlere göstermek zorunda kaldığımız reklamlardır. Yüksek okunurluk düzeyine sahip bir web sitesi barındırmak ne yazık ki günümüzde oldukça masraflıdır. Bu konuda bizi anlayacağınızı umuyoruz. Ayrıca yazımızı paylaşarak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım
