Ghostwriting für Theoretische Biologie

Theoretische Biologie

Dieser Teilbereich versucht mithilfe formaler Modelle und verschiedener Computersimulationen biotische Phänomene zu beschreiben und zu erklären. Diese Wissenschaftsdisziplin bedient sich vor allem mathematischer Methoden, um komplexe  Prozesse zu modellieren. Aus den Ansätzen der Bio-Theorie sind zahlreiche bedeutende Erkenntnisse hervorgegangen, wie beispielsweise die Replikatorgleichungen oder die Beschreibung evolutionär stabiler Strategien. Aufgrund des starken mathematischen Bezugs wird die Bio-Theorie oft auch als Biomathematik bezeichnet.

Teilgebiete der Bio-Theorie

Die theoretische Biowissenschaft gliedert sich in mehrere spannende Teilgebiete, die sich jeweils auf verschiedene Facetten der  Wirklichkeit konzentrieren:

• Theoretische Ökologie: Dieses Teilgebiet befasst sich mit der Dynamik von Populationen und Biozönosen. Eine der zentralen Herausforderungen in der theoretischen Ökologie liegt darin, dass viele ökologische Zusammenhänge zu nichtlinearen Gleichungen führen. Solche Gleichungen können oft nur über indirekte numerische oder approximative Methoden gelöst werden, was die Entwicklung fundierter Modelle erschwert.
• Mathematische Epidemiologie: Hier stehen Fragen zur Geschwindigkeit der Ausbreitung von Krankheiten sowie die Evaluierung der Wirksamkeit von Schutz- und Interventionsmaßnahmen im Mittelpunkt. Die Gleichungen, die in diesem Bereich gelöst werden müssen, ähneln häufig jenen, die auch in der theoretischen Ökologie auftauchen, da beide Disziplinen komplexe dynamische Systeme analysieren.
• Theoretische Neurobiologie: Auch als Computational Neuroscience bekannt, erstrecken sich die Forschungsaufgaben dieses Gebiets von der Modellierung einzelner Ionenkanäle bis hin zur Simulation großer und komplizierter neuronaler Netzwerke. Ein Beispiel hierfür ist die Modellierung der neuronalen Prozesse, die für die Generierung von biologischen Rhythmen wie dem Tag-Nacht-Zyklus verantwortlich sind.
• Theoretische Evolutionsbiologie: In diesem Teilbereich wird der Ablauf der Evolution mithilfe mathematischer Gleichungen beschrieben. Ein bedeutendes Unterfeld bildet die evolutionäre Spieltheorie, die sich mit Replikatordynamiken und evolutionär stabilen Strategien auseinandersetzt.

Interdisziplinäre Verknüpfung

Die Bio-Theorie stellt ein interdisziplinäres Fachgebiet dar, das Kenntnisse aus unterschiedlichen Wissenschaftsdisziplinen miteinander verbindet. In diese Teilgebiet fließen Erkenntnisse aus der Physik, der Chemie und der Ökonomie in die theoretische Betrachtung ein. Auch Aspekte aus der Soziologie fließen ein, um soziale und wirtschaftliche Interaktionen besser zu verstehen. Selbstverständlich spielt dabei die Mathematik als Grundlage für die Modellierung eine zentrale Rolle, und auch die Informatik – insbesondere hinsichtlich der Computersimulationen und algorithmischen Lösungen.