“Los nuevos retos de la biomatemática están en la biología molecular”

Entrevista a Mats Gyllenberg, investigador en biomatemáticas de la Universidad de Helsinki, del ICMAT Newsletter #8, dedicado a la biomatemática

Blanca Fiz del Cerro. 2500 matemáticos de todo el mundo pudieron disfrutar del calor madrileño, con motivo del X Congreso de Sistemas Dinámicos, Ecuaciones Diferenciales y Aplicaciones del Instituto Americano de Ciencias Matemáticas (AIMS), celebrado en el campus de Cantoblanco de la Universidad Autónoma de Madrid del 7 al 11 de julio. Mats Gyllenberg es uno de ellos, y su perfil se ajusta totalmente a la interdisiciplinariedad y transferencia que quiere fomentar el encuentro: “Como biomatemático, puede que no pienses en las preguntas importantes. Es fundamental mantener un diálogo constante con aquellos que realmente conocen la biología.”

La charla que ofreció durante el congreso (sobre modelos de poblaciones que se estructuran por uno de sus rasgos fisiológicos, como la edad o el sexo) es el reflejo de su trabajo en el grupo de investigación de biomatemáticas de la Universidad de Helsinki, donde modelizan matemáticamente fenómenos y procesos biológicos, tanto a nivel molecular como de poblaciones. A fin de conocer su labor como biomatemático y cómo se enfrenta a los retos que esto supone hablamos con él tras la conferencia plenaria de Cédric Villani en el AIMS2014

PREGUNTA:¿En qué tipo de problemas trabaja?

RESPUESTA: Como biomatemático he trabajado en problemas de dinámica de poblaciones, con aplicaciones a la ecología y evolución por selección natural. También he trabajado con modelos fisiológicos como el de la respiración y los ronquidos en humanos; en aplicaciones microbiológicas al crecimiento de bacterias y a su clasificación. Desde el punto de vista matemático, uso teorías de sistemas dinámicos y también análisis funcional y, en particular, la teoría de operadores lineales semi-grupales y ecuaciones integrales de retraso.

P: ¿Cómo se convirtió en biomatemático?

R: Siempre he estado interesado en la biología. De hecho, cuando era estudiante tomé algunos cursos de microbiología y bioquímica, y trabajé durante los veranos en el laboratorio de microbiología de la universidad. Más tarde me di cuenta de que podía utilizar la modelación matemática para entender el crecimiento bacteriano y así es como empecé.

P: ¿Qué es lo que más le gusta acerca de ser biomatemático?

Yo colaboro con biólogos, microbiólogos y doctores, porque si intento hacerlo sólo puede que no piense en las preguntas importantes o incluso que no formule las correctas

R: Traducir un sistema del mundo real al lenguaje matemático. Cuando has hecho esto, puedes convertirte en un matemático puro e investigar las ecuaciones a las que has llegado, llegar a conclusiones y volver a traducirlas al lenguaje biológico, para ver lo que significan en ese mundo. Me gusta esta interacción entre biología y matemáticas puras. Yo colaboro con biólogos, microbiólogos y doctores, porque si intento hacerlo sólo, como biomatemático, puede que no piense en las preguntas importantes o incluso que no formule las correctas. Es muy importante tener este diálogo con aquellos que realmente conocen la biología.

P: ¿Y es difícil para ellos entender su trabajo?

R: Sí, existe un problema muy grande de comunicación porque los que han sido entrenados como biólogos no tienen suficientes conocimientos matemáticos para entender lo que realmente sucede en los modelos. Como ya he mencionado, yo he estudiado microbiología y bioquímica, así que entiendo de lo que están hablando, y también de las dificultades que tienen para entender los resultados matemáticos. Creo que es un reto y que, hoy, cuando el mundo de las ciencias de la vida se ha vuelto mucho más matemático, la educación en las universidades, en carreras como biología, debería involucrar más a ésta disciplina.

P: Se espera que las matemáticas aporten nuevas herramientas para enfrentar grandes retos de la biología, ¿cuáles destacaría usted?

R: Los nuevos retos están en el lado de la biología molecular. Hay temas muy interesantes sobre el ADN, como entender el plegamiento en tres dimensiones,  la codificación, etc. para los que necesitas diferentes campos matemáticos como la topología. En la filogenia, en la construcción árboles genéticos, se trabaja con algoritmos. Pero sigue faltando un fundamento matemático riguroso.

(…) la gente piensa que la evolución optimiza algo, y que de alguna manera el ser humano es el resultado óptimo en la naturaleza. Esto no es verdad.

P: Usted utiliza el famoso juego piedra-papel-tijera para explicar la teoría acerca de la dinámica ecológica, ¿puede explicar cómo?

R: Está relacionado con un problema específico de la teoría de la evolución por selección natural. Hay un malentendido muy común: la gente piensa que la evolución optimiza algo, y que de alguna manera el ser humano es el resultado óptimo en la naturaleza. Esto no es verdad.

P: Entonces, ¿cómo funciona?

No hay una función que deba ser maximizada o minimizada, para conseguir el óptimo. En cambio, podemos tomar  un ciclo piedra (A) –papel (B) -tijera (C), que significaría que A tiene mejor forma física que B, B mejor que C y C mejor que A. De esta manera hay un principio de optimización, pero que podría funcionar también en el otro sentido.

P: ¿Cree que utilizar este tipo de analogías pueden ayudar a entender mejor su trabajo?

R: Sí, eso creo. De hecho, es absolutamente necesario porque toda la modelización tiene que ver con analogías y metáforas. Como he dicho antes, traduces la realidad. Tienes un sistema en el que estás interesado, lo describes y comienzas con un modelo primitivo que mediante metáforas te permite utilizar lenguaje común. Esto ya es una mejora, puedes relacionarlo al sistema real por medio de la investigación que realizas, por algo que conoces mejor.

P: ¿Qué importancia cree que tienen las matemáticas en el resto de ciencias?

R: Las matemáticas son lo que hace que la ciencia sea ciencia, como dijo Emmanuelle Kant. La física ha caminado siempre mano a mano con las matemáticas, al menos desde los días de Galileo Galilei., Ahora se están convirtiendo en una parte importante en las ciencias de la vida e incluso en humanidades usan las matemáticas, por ejemplo, en los análisis de texto. Para encontrar el texto original de viejos documentos que han sido copiados o modificados se utilizan algoritmos de clasificación, basados en matemáticas rigurosas. Estos textos copiados a mano también presentan analogías con la filogenia: contienen errores y éstos se corresponden con mutaciones en biología, así que tratando de encontrar el documento original, encuentras el antecesor de la especie. Por tanto, construyes el árbol genealógico.

[los estudiantes] no deberían tener miedo de las matemáticas porque, aunque su campo principal sea el de la química, biología o incluso literatura, puede que las necesiten en su trabajo.

P: ¿Qué consejo daría a un futuro científico?

R: Adelante. Ser científico es algo muy bonito. También me gustaría señalar que no debería tener miedo de las matemáticas porque, aunque su campo principal sea el de la química, biología o incluso literatura, puede que las necesite en su trabajo. Si no le gusta hacerlo por si mismo, que busque colaboraciones con matemáticos.

P: ¿Por qué son importantes eventos como el AIMS 2014 para un científico?

R: Este congreso es enorme. Hay alrededor de tres mil personas y tantas conferencias que es imposible ir a todo. Yo diría que lo más importante es la parte social: encontrarte con viejos amigos, hablar sobre matemáticas y las sesiones. Por supuesto también he disfrutado de las conferencias plenarias. Normalmente, desde el punto de vista científico, me gustan más las pequeñas reuniones  en las que obtienes información precisa, pero desde el punto de vista social, las grandes conferencias son muy agradables.

Boletín ICMAT

El Instituto de Ciencias Matemáticas (ICMAT) lanza este boletín con el que quiere mostrar a la comunidad científica y a todos aquellos interesados en el avance de esta disciplina la actividad investigadora de excelencia que se lleva a cabo en el centro. El boletín quiere ser un reflejo de lo que ocurre en el ICMAT y, de manera más amplia, en un centro de excelencia de investigación matemática. Se presentan temas de interés relacionados con la investigación matemática actual, la actividad científica del centro y algunos de los perfiles desatacados de la comunidad científica, presentados para público general con interés por la ciencia.  Los autores de estos artículos son los propios investigadores del Instituto u otros matemáticos que colaboren con el ICMAT, además de un equipo especial dedicado a la comunicación de las matemáticas.

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