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» » » » El arte de la modelación matemática

Referencia: LiveScience.com .
por Catalina Crawley, 16 de agosto 2013

No todo lo que queremos saber en biología se puede medir directamente, ya sea porque hacerlo es demasiado costoso o simplemente imposible. En algunos casos, los científicos pueden recurrir a señales biológicas, llamados biomarcadores, para inferir la información. Los médicos, por ejemplo, puede utilizar la presencia de ciertas moléculas en la sangre o de los tejidos, para diagnosticar o predecir una enfermedad. Las proteínas conocidas como anticuerpos son ejemplos de biomarcadores que indican una posible infección.

Chris Remien, cuyo modelo matemático arroja nueva luz sobre los biomarcadores.

Chris Remien, becario postdoctoral en el National Institute for Mathematical and Biological Synthesis, usa las matemáticas para entender mejor cómo los marcadores biológicos se relacionan con la dieta de los animales y cómo se metabolizan los nutrientes y toxinas. Los alimentos y el agua dejan marcas químicas (biomarcadores) en los tejidos, sin embargo, a veces se altera el metabolismo de estas firmas. Remien desarrolla modelos matemáticos para entender cómo el metabolismo puede cambiar los biomarcadores.

Modelos de Remien también ayudan a los médicos a estimar  la extensión de un daño hepático después de una sobredosis de paracetamol (el ingrediente activo de algunos medicamentos contra el dolor), lo cual es crucial para determinar la supervivencia del paciente.

Puedes leer más sobre la investigación de Remien aquí. A continuación, responde a nuestra pequeña entrevista. Chris Remien, trabaja en el National Institute for Mathematical and Biological Synthesis. Procede de Ishpeming, Michigan, y su área de estudio es la Biología Matemática.

 ¿Cuál es tu parte favorita como científico o investigador?

Me encanta cómo las matemáticas nos permite ver lo invisible. Si somos lo suficientemente inteligentes, los modelos matemáticos se pueden utilizar para obtener información sobre las cosas que son imposibles de medir directamente, y eso es muy emocionante. He tenido la suerte de trabajar con muchas gente, desde ecologistas a médicos, preguntando cuestiones muy distintas. Y las matemáticas es capaz de destacar similitudes entre ellas.

¿Cuál es la característica más importante que un científico debe demostrar para ser eficaz?

La creatividad. Las cuestiones más interesantes requieren enfoques completamente nuevos. La gente más creativa son los que generalmente conducen a campos en direcciones nuevas y emocionantes.

¿Cuáles son los beneficios sociales de tu investigación?

La investigación sobre los ratios de isótopos estables ya ha visto una serie de resultados interesantes. En uno de los casos, la comprensión de estos ratios de isótopos estables del cabello condujo a la identificación de una víctima de asesinato, al determinarse su historial de viajes. Resulta que estos ratios de oxígeno e hidrógeno en el agua varían con la geografía a escala continental, y esto es debido a que dichos ratios de isótopos estables en el agua potable se incorporan al pelo, un registro del historial de viaje reveló la composición isotópica del cuero cabelludo.

Otro ejemplo de la utilidad de las ratios de isótopos estables se puede encontrar en los trópicos, en las plantas boscosas y las hierbas, que utilizan diferentes tipos de fotosíntesis, tienen muy diferentes ratios de isótopos de carbono. Hemos utilizado los isótopos estables para cuantificar la dieta del elefante africano pasado el tiempo y relacionada con el historial de precipitaciones, que es una información útil para la conservación de los elefantes. Normalmente, después de las precipitaciones, el pasto se hace más abundante y constituye una parte más importante de la dieta de un elefante. Usando los isótopos de carbono del cabello, podemos ver exactamente la cantidad de hierba que estos animales han estado comiendo y cómo cambian de dieta cuando cambian las precipitaciones.

De igual modo, los hemos utilizado en los suelos fósiles, para determinar la fracción de los sitios de cubierta boscosa que soportan los fósiles de homínidos, un problema que tiene consecuencias para la historia de nuestra especie. Dado que las plantas boscosas y los pastos tienen distintas proporciones de isótopos de carbono, hay una fuerte relación entre los ratios de isótopos de carbono de los suelos y los de la fracción de la cobertura boscosa.

En otra investigación, mi trabajo sobre la sobredosis de paracetamol se espera que tenga un impacto directo en cómo los médicos ven a los pacientes con sobredosis de esta sustancia. Nuestros esfuerzos de modelización ofrecen una información sobre la naturaleza dinámica de una sobredosis, y esperemos que capacite mejor a los médicos para determinar si un paciente necesita de un trasplante de hígado para sobrevivir.

¿Quién ha tenido la más influencia en tu pensamiento como investigador?

Estoy en deuda con mis mentores Fred Adler y Thure Cerling, que me enseñaron el arte de la resolución creativa de problemas.

¿Qué cosa de su campo cree que sorprende más a la gente?

La modelización matemática suele no ser apreciada como un arte. Sin embargo, un buen modelo no sólo es predictivo y útil, sino que también ofrece una visión de los procesos subyacentes.

Algo que salvarías de tu oficina en llamas ...

Mi portátil y una taza de café.


- Artículo de ScienceLives en colaboración con la National Science Foundation.
- Imagen: Chris Remien, cuyo modelo matemático arroja nueva luz sobre los biomarcadores.

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Editor del blog Pedro Donaire

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