▪ Τα μαθηματικά της βιολογίας

«Τα πειραματόζωα κάτω από προσεκτικά ελεγχόμενες εργαστηριακές συνθήκες κάνουν ό,τι σκατά θέλουν», έλεγε ο νόμος του Χάρβαρντ για τη συμπεριφορά των ζώων

Ο νόμος τόνιζε επιγραμματικά την αμφιβολία των βιολόγων αν τα μαθηματικά είχαν ποτέ κάτι να πουν για τη ζωή.

Είναι ακριβώς αυτή η περιορισμένη, επικουρική θεώρηση των μαθηματικών σε σχέση με την «επιστήμη των έμβιων οργανισμών», τη βιολογία, που ανατρέπεται μέσα από τις πέντε επαναστάσεις που την αφορούν και τις περιγράφει στο βιβλίο του ο διάσημος βρετανός μαθηματικός και εκλαϊκευτής των επιστημών Ιαν Στιούαρτ.

Επανάσταση 1η: χωρίς το μικροσκόπιο «μια σταγόνα νερό» θα έμενε «μια απλή σταγόνα νερό» και όχι ένα «πολύπλοκο, σύνθετο σύνολο» μικροοργανισμών, οι οποίοι και καταλήγουν στα κύτταρα «τους βασικούς δομικούς λίθους της ζωής» και βάση της βιολογίας. Η μικροσκοπία: ένας συνδυασμός φακών που υπακούουν σε γεωμετρικούς κανόνες, μαθηματικά που αποκαλύπτουν τη ζωή, εξοπλίζουν τη βιολογία.

Επανάσταση 2η: υπάρχουν ταυτοποιημένα σήμερα 300.000 είδη φυτών, 30.000 είδη μυκήτων και 1,25 εκατ. είδη ζώων. Θα ήταν πραγματικά αδύνατο να καταγραφεί αρχικά και να μελετηθεί, να αποκρυπτογραφηθεί στη συνέχεια, αυτή η τεράστια πολυποικιλότητα της ζωής χωρίς την ταξινόμηση των ειδών, την εφαρμογή με άλλα λόγια της θεωρίας των Συνόλων, θεωρία εμβληματική της μαθηματικής επιστήμης.

Από τους βοτανολόγους που είναι ειδικευμένοι στα φυτά, τους ζωολόγους (στα ζώα), τους εντομολόγους (στα έντομα), του ιχθυολόγους (στα ψάρια), τους ερπετολόγους (στα ερπετά), φθάσαμε στους βιολόγους που είναι ειδικευμένοι στη ζωή. Ακόμη μία φορά, μέσα από τη μελέτη «αριθμολογίας» και «γεωμετρίας των φυτών», η οποία βασίστηκε σε ακολουθίες αριθμών - τους «αριθμούς του Φιμπονάτσι» και την περίφημη «χρυσή τομή» -, είναι τα μαθηματικά που «ξεκόλλησαν» τη βιολογία από το «τέλμα μεμονωμένων παραδειγμάτων» και την οδήγησαν στη θεωρία της Εξέλιξης, την 3η επανάστασή της που ορίζεται θαυμάσια από τη θέση: «Τίποτε δεν έχει νόημα στη βιολογία παρά μόνο υπό το φως της εξέλιξης».

Η Συνδυαστική και η θεωρία των Πιθανοτήτων - τα «μαθηματικά της αβεβαιότητας» στην ουσία, οδηγούν στην 4η επανάσταση της βιολογίας, τη γενετική. Από τον καλόγερο Μέντελ που διασταύρωνε μοσχομπίζελα και συνέκρινε τη «νέα γενιά με την προηγούμενη», προέκυψε η μελέτη των γονιδίων, των χρωμοσωμάτων, η βιολογία της κληρονομικότητας που κατέληξε στο «μόριο της ζωής», την 5η επανάσταση, το DNA.

Το DNA έχει προσλάβει σχεδόν «μυστικιστική σημασία» - αλλά αν και μοιάζει «μαγικό» δεν λειτουργεί με μαγικό τρόπο. Μαθηματικά είναι και πάλι πίσω από τη «χημική φύση του γονιδίου» και την «όμορφη γεωμετρία» του μοριακού φορέα της κληρονομικότητας, πυρήνα της «κυτταρικής βιολογίας»: «ζεύγη βάσεων», «έλικας», «κλώνοι» - πρόκειται για γεωμετρία που «απλοποιεί» το σύνθετο. Το DNA είναι μια διπλή έλικα. Μια «έλικα» που έδωσε τεράστια ώθηση στη βιολογία και μέσω αυτής στην ιατρική.

Οπως όμως χαρακτηριστικά αναφέρεται στο βιβλίο, «το DNA δεν είναι το μόνο μυστικό» της ζωής. Είναι με αυτή την διαπίστωση που αρχίζει μια 6η επανάσταση, μια επανάσταση όπου τα μαθηματικά δεν συνιστούν «βοηθητικό εργαλείο» της βιολογίας, αλλά «εμβαθύνουν και συμβάλλουν στην κατανόηση της ζωής». Τα βιομαθηματικά συνιστούν έναν συγκεκριμένο πια επιστημονικό κλάδο που θα καθορίσει τον 21ο αιώνα.
Πηγή: ΤΑ ΝΕΑ