Matematik kan vara användbar vid analys av befolkningsdata i biologi. |

Intressanta och kompatibla ämnen

För de flesta människor verkar förmodligen biologi och matematik som två helt olika discipliner. Biologi är den vetenskapliga studien av levande saker; matematik är studiet av kvantiteter, mönster och förhållanden mellan kvantiteter. En kunskap om matematik kan hjälpa en biolog, men precis som att förstå biologi kan vara användbart för matematiker. Biologer samlar in stora mängder data om djur, växter eller mikrober, men de kanske inte har nödvändiga färdigheter för att analysera uppgifterna ordentligt. Matematiker vet hur man analyserar data, men de saknar ofta tillräcklig kunskap om biologi för att göra sin analys av biologiska data meningsfull.

När biologens verktyg för att göra observationer och insamling av data förbättras finns det ett växande behov av människor som är utbildade i både biologi och matematik. Matematik kan vara användbar inom nästan alla områden inom biologi och inom allierade vetenskaper som medicin och jordbruk. Grundkurser i matematik är till hjälp för alla som går in i arbetskraften med en kandidatexamen i biologi. De är viktiga för personer som planerar att få en avancerad examen och söker en karriär som involverar båda ämnena. Dessa karriärer inkluderar biostatistik, epidemiologi, bioinformatik, matematisk biologi och befolkningsekologi.

Datorns språk |

Betydelsen av datorer i en biologi- och matematikkarriär

En kunskap om matematiska processer och erfarenhet av matematisk resonemang är nödvändig för någon som hoppas gå in i en biologikarriär som involverar matematik. I arbetskraften kommer dock matematiska beräkningar förmodligen att göras av datorprogramvara. Därför, förutom att studera matematik, behöver någon som hoppas ha en karriär som kombinerar biologi och matematik få erfarenhet av att använda datorer.

Att öva på att använda olika operativsystem och olika typer av programvara kommer att vara användbart, särskilt om systemen och programvaran är populära inom vetenskapen. Även om programvaran som används i skolan eller hemma inte är identisk med den som troligtvis kommer att användas i en karriär, kommer en persons tidigare erfarenhet att vara till hjälp.

Biologi och matematik: symmetri i stjärnaanis |

biostatistik

Biostatistik är användning av statistiska metoder för att hjälpa forskare att definiera ett problem som måste lösas, samla in data, analysera data, dra slutsatser och publicera sina resultat. Det är ibland känt som biometri. Biostatistiker arbetar ofta inom medicin, folkhälsa, biologi, jordbruk och skogsbruk. De samlar in data från populationer och letar efter betydelse i uppgifterna.

Här är några exempel på frågor som biostatistiker kan förfina och sedan undersöka:

  • Minskar kaffe risken för typ 2-diabetes?
  • Sänker en specifik medicinering LDL-kolesterolnivån i blodet?
  • Förbättrar promenader lägre kroppsstyrka hos seniorer?
  • Ökar närvaron av en viss bekämpningsmedel på produkter risken för cancer?
  • Ökar ett specifikt näringsämne livslängden för AIDS-patienter?

När vi läser resultaten från kliniska prövningar som säger att ett särskilt näringsämne eller medicinering är på något sätt gynnsamt eller skadligt, har slutsatsen nått genom statistisk analys.

Det är möjligt att få en kandidatexamen i biostatistik, men de flesta jobb inom området kräver att en student går på forskarskolan för att få en magisterexamen eller en doktorsexamen. Förutom att studera biostatistik som grundutbildning, kan studenter också kvalificera sig för forskarskolan genom att studera för en matematiksexamen och inkludera biologikurser i sina studier eller genom att studera för en biologiexamen och ta massor av matematikurser. Någon som är intresserad av en biostatistisk karriär bör kolla forskarutbildningen efter eget val för att upptäcka vilka matematikskurser de ska ta som grundutbildning och för att ta reda på om en matematiksexamen eller en biologiexamen är att föredra som ingångskrav.

Vad gör en biostatiker?

Epidemiologi

Epidemiologi är studien av orsaker, distribution och lösningar för hälsorelaterade händelser och sjukdomar i populationer. En epidemiolog kallas ofta en "medicinsk detektiv". Han eller hon försöker ta reda på varför en hälsorelaterad händelse eller sjukdom har uppträtt i ett samhälle, hur den sprids, varför den inträffar i vissa människor eller områden och inte i andra, och hur den kan korrigeras, stoppas och förhindras . En "hälsorelaterad händelse" kan vara rökning, användning av ett visst läkemedel, näringsbrist eller fetma, till exempel. Exempel på infektionssjukdomar som kan undersökas inkluderar hepatit A, AIDS och influensa.

Epidemiologer behöver inte vara läkare, även om vissa är det. Medicinsk personal utför diagnostiska tester och behandlingar och ger epidemiologerna data som de behöver för sin utredning och analys.

I allmänhet krävs en magisterexamen i epidemiologi för att arbeta i fältet, eller en doktorsexamen för vissa jobb. Epidemiologer använder datorer och statistiska tekniker i sina jobb, så undergrads måste ta biologi, matematik och datakurser för att förbereda sig för deras forskarutbildning.

Vad gör en epidemiolog?

Bioinformatik

Bioinformatik är hantering och analys av information inom biologi eller medicin med hjälp av en dator. Det är ett tvärvetenskapligt ämne som kräver kunskap om biologi, matematik, datavetenskap och informationsteknologi.

Bioinformatik används ofta inom områdena molekylärbiologi och genetik. När forskare samlar in mer information om genom och molekyler i celler, blir bioinformatik allt viktigare för att hantera uppgifterna. (Ett "genom" är den fullständiga genetiska informationen om en organisme.)

Datorer lagrar inte bara information i databaser utan tillåter också forskare runt om i världen att få åtkomst till de data de behöver, till exempel den komplicerade strukturen för ett visst protein eller genkartan för en kromosom. En "genkarta" indikerar var specifika gener finns på kromosomer. Uppgifterna kan vara oerhört användbara. Till exempel hjälper det forskare att förstå processerna som uppstår i celler under sjukdom.

Precis som inom biostatistik och epidemiologi är det viktigt att samla in data i bioinformatik, men det är inte det enda målet för disciplinen. Att tolka uppgifterna är mycket viktigt. Nya matteformler och algoritmer utformas för att extrahera betydelse från data. En "algoritm" är den serie steg som en dator utför när den utför sin programmerade uppgift.

Människor som vill arbeta inom bioinformatikfältet behöver minst en magisterexamen, men en doktorsexamen föredras.

Vad är bioinformatik?

I Silico-experiment

Ett spännande område med bioinformatik är användningen av i silico-experiment. Denna term härstammar från namnen på de två huvudtyperna av biologiska experiment. In vivo- experiment görs i levande saker; in vitro- experiment görs i laboratorieutrustning. Uttrycket "vivo" betyder "levande" på latin, medan "vitro" betyder "glas", som hänvisar till det glas som används i experiment. Ordet "silico" hänvisar till kiselchips i datorer. I silikobiologi inbegriper experiment analys av lagrade data av en dator och användning av datorsimuleringar och modeller.

Bioinformatik och cancer

Matematisk biologi eller biomatematik

Matematisk biologi kallas ibland biomatematik. Liksom bioinformatik är det ett tvärvetenskapligt område som involverar biologi, matematik och datoranvändning. Biomatematiker använder matematiska modeller för att förklara biologiska fenomen. Till exempel försöker de skapa modeller som beskriver sårläkning, tumörbeteende, sociala insekts beteende, spridning av infektionssjukdomar och rörelse av celler.

Om matematiska modeller är korrekta kan de användas för att göra förutsägelser. De kan göra det möjligt för oss att upptäcka saker som vi inte visste om ett naturfenomen. Parametrar kan ändras och resultaten observeras förr i en matematisk modell skapad på en dator än vid användning av levande organismer eller deras celler. I vissa fall är modellerna redan användbara. De borde bli ännu mer användbara när vi upptäcker ytterligare information om de fenomen som de beskriver och sedan uppdaterar modellerna. Den fortsatta ökningen av datorförmågor bör vara mycket fördelaktigt inom både bioinformatik och matematisk biologi.

Människor som vill arbeta inom matematisk biologi behöver en avancerad examen inom området.

Använda matematik i biologi

Befolkningsekologi

Befolkningsekologi är en gren av biologi som handlar om populationernas storlek, struktur och dynamik. Befolkningsekologer studerar interaktionen mellan en grupp organismer och både deras levande och icke-levande miljö. De letar efter faktorer som styr befolkningens storlek, densitet och tillväxt. De undersöker befolkningens sammansättning med avseende på kön och ålder och bestämmer födelsetalet, dödsraten, invandringsgraden och utvandringsgraden. De undersöker också faktorer som medelåldern vid vilken en kvinna föder och det genomsnittliga antalet barn födda per kvinna. Forskarna registrerar data i fältet och analyserar dem senare.

En befolkningsekolog är främst en biolog men har god kunskap om statistik och matematik. Han eller hon måste njuta av fältarbete, som ibland kan ske under obehagliga förhållanden och måste vara bekväm med datorer och lämplig programvara. Dessutom, liksom alla karriärer som beskrivs i den här artikeln, kommer ekologen att behöva presentera sina upptäckter till andra människor, vanligtvis i skriftlig form, så engelskkurser är viktiga för undergradsnivåer.

Det är möjligt att få ett jobb relaterat till befolkningsekologi med en kandidatexamen, men någon är mycket mer benägna att få det jobb de vill ha med en forskarutbildning.

Population Ecology Study of Weddell Seals

En karriär inom biologi och matematik

Vilken karriär intresserar dig mest?

  • biostatistik
  • epidemiologi
  • bioinformatik
  • matematisk biologi
  • befolkningsbiologi
Se resultat

Viktiga ämnen att studera

Om du är en grundutbildning på en högskola eller ett universitet och har examen i biologi, är det en bra idé att inkludera både matematik och datavetenskap i dina studier. Du kommer antagligen att behöva ta introduktionskurser inom dessa områden. Om du vill ha det största antalet karriäralternativ bör du dock fortsätta ta lämpliga kurser i matematik och datavetenskap så länge du kan passa dem i ditt schema. En god kunskap om dessa ämnen kommer att vara till hjälp om du vill hitta ett jobb när du har fått din kandidatexamen i biologi.

Om du siktar på en karriär som involverar både biologi och matematik, eller om du funderar på att studera för denna karriär på forskarskolan, är det mycket viktigt att du tar massor av matematik kurser som en grundutbildning och biologi. Det är också viktigt att du kontrollerar kraven från flera forskarinstitutioner så att du väljer rätt typ och antal kurser för dina grundutbildningar.

Vissa universitet erbjuder grundexamen i en eller flera av de specialiteter som beskrivs i denna artikel. Detta är en annan faktor för en student att tänka på när han väljer kurser att ta eller ett program att följa.

Det är en spännande tid för studenter som gillar både biologi och matematik. Föreningen mellan de två ämnena utvecklas snabbt och erbjuder potentialen för några mycket intressanta och viktiga jobbmöjligheter för kvalificerade personer.

Referenser och resurser

Hur man förbereder sig för en karriär inom biostatistik från American Statistical Association

Information om epidemiologer från Bureau of Labor Statistics

Fakta om karriärer inom bioinformatik från International Society for Computational Biology

Information om biomatematik från North Carolina State University

Befolkningsekologinformation från Nature Education