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Un modelo matemático para cuantificar los ecosistemas del Mediterráneo

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Un equipo liderado por el Instituto de Ciencias del Mar de Barcelona del CSIC (Consejo Superior de Investigaciones Científicas) ha hecho un estudio con el que ha replicado la dinámica ecológica temporal del ecosistema mediterráneo mediante el desarrollo de un modelo matemático de toda la cuenca.

Para validar el modelo matemático, los científicos han analizado datos anuales de biomasa y captura de varias especies de organismos marinos durante más de sesenta años (1950-2011). Los datos provienen de capturas pesqueras y de artículos científicos.

A lo largo de este tiempo, la biomasa de las principales poblaciones de peces ha disminuido en un 34%. También lo ha hecho la biomasa de los mamíferos marinos –por ejemplo, las focas, un 41%–. En cambio, han aumentado los organismos de tamaño menor que se sitúan en posiciones bajas de la red trófica, como los invertebrados, que han incrementado su biomasa en un 23%.

La mayor reducción de biomasa se ha dado en el Mediterráneo occidental y Adriático (un 50% menos), mientras que la menor reducción se ha producido en el mar Jónico (un 8% menos).

Fuente:

http://www.ecoavant.com/es/notices/2017/03/un-modelo-matematico-para-cuantificar-los-ecosistemas-del-mediterraneo-2995.php

Matemáticas para salvar a madres y bebés en Ghana

Un proyecto matemático trata de analizar los fallecimientos de madres y bebés menores de cinco años asociados al parto en Ghana, donde por cada 100.000 partos se producen entre 270 y 340 muertes, y donde por cada 1.000 niños nacidos vivos, 41 mueren al poco tiempo.

El Gobierno de Ghana puso en marcha unas medidas a comienzos de 2010, y para determinar su efectividad es precisa una evaluación que emplee técnicas estadísticas. En este sentido, ha asegurado que este es el objetivo del proyecto ‘Predictive Spatial Analysis of maternal and neonatal mortality for public health intervention evaluation in Ghana‘ (Análisis espacial predictivo de la mortalidad de madres y neonatos para la evaluación de la intervención de salud pública en Ghana), desarrollado por Atinuke Adebanji, investigadora del Departamento de Matemáticas de la Universidad de Ciencia y Tecnología Kwame Nkrumah de Kumasi.

La investigación trata de hacer un análisis espacio-temporal que nos permita ver si en ciertos momentos y lugares hay números más altos de muertes y una vez se establecen estas relaciones pueden ayudar a la promoción de la salud, para favorecer un cambio de conducta en las comunidades.

Leer más:

http://www.europapress.es/epsocial/derechos-humanos/noticia-matematicas-salvar-madres-bebes-ghana-20170227144152.html

 

Mediante modelo matemático, mexicano busca proteger especies en peligro de extinción

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Una de las enfermedades más comunes que afectan a carnívoros terrestres como perros, tigres, leones y osos es el distemper o moquillo canino.

Para comprender mejor la enfermedad y optimizar las medidas para su control, un mexicano, estudiante de doctorado en Escocia, en la Universidad de Glasgow, hizo un estudio y un modelo matemático acerca de la transmisión del distemper en los tigres del Amur (Siberia oriental).

Luis Enrique Hernández Castro explicó que durante su trabajo se utilizaron los datos obtenidos de un muestreo a largo plazo de una población amenazada de tigres acerca de sus hábitos alimenticios, comportamiento y forma de reproducirse.

El siguiente paso fue hacer uso de herramientas como ecuaciones diferenciales, funciones y relaciones algebraicas, empleadas para traducir la realidad de los tigres a un lenguaje matemático, que posteriormente se transfirió a terminología de programación computacional en lenguaje “R” y “Ruby”.

Se simuló una vacunación en la población de los tigres y se presentó una reducción en la probabilidad de extinción de un 79 hasta un 40 por ciento, según el escenario de infección.

Uno de los principales objetivos de esta investigación ha sido calcular la transmisión de enfermedades infecciosas causadas por bacterias, virus y parásitos.

Leer más:

http://lajornadasanluis.com.mx/ultimas-publicaciones/medio-las-matematicas-mexicano-busca-proteger-especies-peligro-extincion/

Así ayudaron las matemáticas a calcular la propagación de epidemias

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Durante siglos se desconocieron las causas biológicas y los mecanismos de propagación de las enfermedades contagiosas. Una aportación fundamental fue la del matemático Daniel Bernoulli (1700-1782), cuyo cumpleaños se celebraría ayer, 8 de febrero.

Formuló un modelo epidemiológico para la viruela. Para combatir esta enfermedad, desde principios del siglo XVIII se planteó en Europa la posibilidad de adoptar la inoculación como medida preventiva.

Bernoulli fue profesor de Anatomía y de Matemáticas en la Universidad de Basilea. Sus conocimientos médicos y matemáticos le permitieron proponer un modelo matemático para estimar la propagación de la viruela. Postuló las siguientes hipótesis epidemiológicas: la probabilidad de contraer la viruela (q) es la misma para cada persona; entre quienes enferman de viruela, la probabilidad de morir por su causa (p) es también independiente de la edad; quienes sufren la viruela y la superan, no vuelven a contraerla jamás.

Bernoulli logró una fórmula para describir la transmisión de la enfermedad en una población. Esta fórmula relaciona el número de personas con edad x susceptibles de ser infectadas (S(x)) con el número de personas vivas con esa edad (P(x)). La expresión a la que llegó fue: S(x) / P(x) = 1 / ((1 – p) e^qx + p).

Para calcular la tasa de contagio q, Bernoulli supuso que el número de muertes por viruela representaba 1/13 del total de fallecimientos. Usando las tablas de Halley, dedujo que cabía atribuir a la viruela unas 100 del total de 1300 muertes registradas en dichas tablas. Comparó los valores proporcionados por la fórmula que había obtenido, con p= 1/8 y diversos valores de q, con los datos de personas vivas proporcionados por las mismas tablas, y dedujo así que el mejor ajuste correspondía a q =1/8.

Dedujo que, si la viruela fuera inoculada sin consecuencias, la esperanza media de vida aumentaría unos tres años, aproximadamente el 10% del total, y afirmó que la probabilidad de muerte por inoculación era inferior al 0,5%.

Aunque la Academia de Ciencias de Paris publicó su trabajo en 1760, el método nunca fue adoptado de forma oficial. Pero  a principios del siglo XX resurgió la idea de modelizar matemáticamente la propagación de epidemias.

Leer más:

http://elpais.com/elpais/2017/02/06/ciencia/1486386507_636571.html

Matemáticas y lucha biológica: cómo el canibalismo fortalece los auxiliares

El grado de complejidad de los diferentes métodos y técnicas de control biológico de plagas es importante.  Se están desarrollando modelos matemáticos que pueden ser de gran ayuda en la toma de decisión en la aplicación real de estos sistemas de control biológico de plagas.

Investigadores del grupo “Protección Vegetal de cultivos en invernadero” de la Universidad de Almería, en colaboración con otros de Hungría, estudian en ‘Sib cannibalism can be adaptive for kin’ (publicado en la revista Ecological Modelling) cómo el canibalismo puede mejorar la capacidad depredadora del insecto en el control de plagas. Es mucho más efectiva la introducción de los depredadores en el cultivo antes de que la plaga se produzca. Así, al no tener el alimento natural necesario para la subsistencia, buscan nuevas vías, como puede ser el utilizar a sus semejantes como fuente de energía, y el rendimiento mejora.

Otro elemento importante de los estudios que seguirán a este trabajo es observar cómo beneficia el canibalismo a estos depredadores desde una perspectiva química.

Se han realizado simulaciones en laboratorio y con ellasse intenta poner a punto un modelo matemático que mediante ecuaciones diferenciales, y con la respuesta funcional del insecto, mida la efectividad en el control de la plaga.

La “Hipótesis de Colector” juega un papel importante en el posible éxito evolucionario del canibalismo. Esta teoría significa que el nutriente acumulado determina el tiempo de desarrollo individual, la de supervivencia de juveniles pre-reproductivas y la fertilidad de hembras adultas.

Leer más:

http://www.lavozdealmeria.es/vernoticia.php?IdNoticia=119676&IdSeccion=123

 

Matemáticas para entender a Darwin

Los modelos de evolución nos permiten abarcar la naturaleza de la vida. Gracias a las matemáticas, hoy podemos entender un poco mejor cómo funciona la evolución.

Un reciente estudio publicado por la Northwestern University y dirigido por un matemático arroja un poco de luz sobre el cómo funciona la ornamentación. Su modelo cuantitativo (que aporta datos estadísticos) revela que las especies pueden dividirse en dos subespecies como resultado de la batalla ornamental que ocurre a lo largo del tiempo.

La existencia de otros animales con caracteres menos marcados, más suaves y su apariencia más desapercibida permite, a su vez, perpetuar los otro genes. A la larga, aparecen dos especies completamente distintas y diferenciadas evolutivamente.

El modelo que surge a partir de la investigación explica que en estas dos subespecies se irán diferenciando cada vez más: una con caracteres muy marcados y otra con caracteres muy suaves y no habrá apenas muestras intermedias.

El modelo matemático predice qué ocurrirá en el momento en que una especie comienza a mostrar dos subespecies diferenciadas por estos ornamentos. Coincide con otros modelos de evolución, y con lo observado en la naturaleza. Este modelo apunta a una cuestión interesante: no depende de la característica genética en sí. Cada ornamento es completamente diferente, aunque tengan propósitos similares. Implican adaptaciones y recursos fisiológicos y anatómicos muy distintos.

Fuente y más información:

https://hipertextual.com/2016/11/modelos-de-evolucion-matematicas

Un análisis matemático revela la arquitectura del genoma humano

Un análisis matemático ha llevado a investigadores japoneses a una fórmula que puede describir el movimiento de ADN dentro de las células humanas vivas. Mediante estos cálculos, los científicos pueden ser capaces de revelar la arquitectura en 3D del genoma humano y entender en detalle cómo se organiza el ADN y es accesible a la maquinaria celular esencial.

Este proyecto de investigación emplea técnicas de biología molecular y celular alternativas para mantener las células vivas y recoger datos sobre el movimiento natural de ADN.

Actualmente, los científicos pueden secuenciar todo el código básico del ADN, pero al conocer la arquitectura en 3D a mayor escala del genoma se podría revelar más información acerca de cómo las células utilizan el código.

Mientras la célula está creciendo, el ADN se almacena como un carrete desenredado de la cadena; ciertas porciones (eucromatina) se enrollan de forma más flexible y accesibles a la maquinaria celular que convierte el ADN en proteínas.

A lo largo de la “cadena” de cromatina están espaciadas “perlas” de complejos de proteínas de ADN en forma de barril llamados nucleosomas. Los investigadores siguieron el movimiento de los nucleosomas alrededor de la célula para entender dónde y cómo se almacena la cromatina y después emplearon las teorías de la física de polímeros para cuantificar el movimiento de los nucleosomas.

Antes de que una célula puede utilizar un gen, el ADN debe estar completamente desenrollado. Las áreas de la cromatina que contienen genes empleados con frecuencia están peor envueltas que las áreas de cromatina con genes utilizados con poca frecuencia.

Fuente:

http://www.lainformacion.com/ciencia/analisis-matematico-revela-arquitectura-humano_0_964405430.html

 

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