Fuente: Gabinete de Comunicación de la UVa
Dado que las matemáticas son el lenguaje del Universo, ¿se podría modelizar la naturaleza? La biomatemática trata de dar respuesta a esta pregunta, representando y modelizando procesos biológicos, tanto macros, como el comportamiento demográfico de poblaciones, como micros, como la reproducción de células cancerígenas.
Recientemente, un equipo de la Universidad de Valladolid (UVa), en colaboración con la Universidad de Lyon I – Claude Bernard, ha mejorado un modelo matemático para anticipar la formación de glóbulos rojos.
Esta investigación es relevante para conocer la recuperación de procesos como la anemia, en la que se produce una disminución problemática de estos eritrocitos, como también son conocidas las células sanguíneas portadoras de oxígeno.
La eritropoyesis es el proceso de creación de estos eritrocitos. Sucede en la médula ósea, en el interior de los huesos planos y largos.
Existen modelos matemáticos desde hace treinta años que tratan de explicar los mecanismos reguladores de un proceso muy complejo: las producción de glóbulos rojos es constante y el organismo la debe controlar según sus necesidades.
Si sucede un episodio de anemia, los riñones lanzan un factor de crecimiento llamado eritropoyetina (EPO) y permite que el porcentaje de los hematíes, otro nombre de los glóbulos rojos, se recupere hasta los valores medios.
Estos modelos matemáticos han ido ganando complejidad con el tiempo. El análisis numérico y la biología avanzan progresivamente gracias a los nuevos conocimientos generados, y ambos representan las dos piernas sobre las que caminan las biomatemáticas.
“Es el modelo matemático más complejo al que nos hemos enfrentado”, explica Óscar Angulo, responsable de la investigación.
El grupo de investigación de la UVa dispone de personal procedente del Departamento de Matemática Aplicada y se dedican al análisis numérico y ecuaciones en derivadas parciales.
“Aquí nos enfrentamos a un problema no lineal y no local de valor inicial y frontera en el ámbito de las ecuaciones en derivadas parciales acoplado con sistemas dinámicos, que debimos resolver”.
Modelo antes de la experimentación
El equipo investigador recaba datos de la vida real que sirven para chequear la eficiencia de modelos desarrollados previamente.
Este proceso de validación les ha llevado a colaborar con un laboratorio de biología celular de Lyon. El grupo francés está interesado en conocer la formación de glóbulos rojos.
En las últimas fechas, ambos han publicado resultados sobre una investigación conjunta en las revistas científicas Journal of Theoretical Biology y Journal of Computational and Applied Mathematics.
En condiciones controladas, se indujo diferentes niveles de anemia a ratones de experimentación y se les controló el hematocrito, la tasa de globulos rojos en la sangre, los días sucesivos.
Las observaciones realizadas por los biólogos lioneses y los resultados del modelo matemático desarrollado conjuntamente encajaban en las gráficas con gran precisión.
Gracias a este avance, la evolución de los eritrocitos dentro de un cuerpo podría explicarse con ecuaciones de una manera más exacta.
Como cualquier paso dado de investigación fundamental, el trabajo se ha realizado en un modelo animal y la traslación a casos humanos es todavía bastante lejana.
Matemática aplicada
El grupo de investigación reconocido de la UVa tiene casi treinta años de experiencia en desarrollos de matemáticas aplicadas a la vida.
Su impulsor inicial, el catedrático Juan Carlos López Marcos, publicó el primer trabajo sobre modelos que explicaban el impulso nervioso a finales de la década de los 80.
“Tratamos de resolver modelos y de realizar el análisis numérico de los métodos, pero también estamos interesados en la aplicabilidad de estos trabajos matemáticos.
A través de fórmulas se pueden explicar sucesos biológicos en diferentes escalas, desde el comportamiento de plagas, o la evolución de poblaciones de animales, vegetales o humanos, a procesos biológicos internos”, resume el doctor Angulo.
Las ciencias naturales tienen en las matemáticas la gramática de ese lenguaje en el que está escrito el Universo.