
这篇Sciencelives文章是与国家科学基金会合作提供给生活方面的。
并非我们希望在生物学中知道的一切都可以直接衡量,要么是因为这样做太昂贵或根本不可能。在某些情况下,科学家可以研究称为生物标志物的生物学“路标”,以推断信息。例如,医生可以利用血液或组织中某些分子的存在来诊断或预测疾病。称为抗体的蛋白质是表明可能感染的生物标志物的例子。
克里斯·雷米安(Chris Remien),博士后研究员国家数学与生物综合研究所,使用数学来更好地了解生物标记与动物饮食以及它们如何代谢营养和毒素的关系。食物和水动物在组织中食用化学特征(生物标志物);但是,新陈代谢有时会改变这些签名。 Remien开发了数学模型,以了解新陈代谢如何改变生物标志物。
Remien的模型还可以帮助医生估计过量服用对乙酰氨基酚(某些止痛药中的活性成分)后肝损伤的程度,这对于确定患者生存至关重要。
您可以阅读有关Remien研究的更多信息这里。下面,他回答了我们的10个问题。
姓名:克里斯·雷米安(Chris Remien)年龄:30机构:国家数学与生物综合研究所家乡:我,我。研究领域:数学生物学
是什么促使您选择了这个学习领域?
我一直很喜欢解决问题,这最初是吸引我进入数学的原因。随着时间的流逝,我对植根于现实世界和数据的问题更加吸引。生物学也许是现实世界中最大,最令人兴奋的问题,即与生活有关的问题。生活的复杂性意味着单独的直觉通常不够,而数学和模拟有时可以挽救。成为一个定量的人提出生物学问题是一个激动人心的时刻。
您收到的最好的建议是什么?
相信你的肠子。建模艺术的很大一部分只是弄清楚要确切的建模,什么对当前问题很重要。对于最佳问题,您深深地感觉到,即使您还没有确切地看到应该如何完成,可以通过建模可以发现更多信息。
您小时候的第一个科学实验是什么?
我小时候花了很多时间在外面玩耍,这使我想知道为什么事情像他们一样。为什么这些树木在这里生长,而其他树则在其他地方生长?我们会抓住t,把它们放在我们的后院池塘里,看着它们变成青蛙。在外面度过时光导致对自然世界的迷恋一直持续到今天。
成为科学家或研究人员,您最喜欢的是什么?
我喜欢数学如何使我们看到不可见光。如果我们足够聪明,则可以使用数学模型来获取无法直接测量的事物的信息,这是非常令人兴奋的。我很幸运能与各种各样的人一起工作,从生态学家到医生,问截然不同的问题。数学突出了它们之间的相似之处。
为了成为有效的科学家,科学家必须证明的最重要的特征是什么?
创造力。最有趣的问题需要完全新颖的方法。最有创造力的人通常是朝着新的和令人兴奋的方向驾驶领域的人。
您的研究有什么社会益处?
稳定同位素比率的研究已经看到了许多有趣的结果。在一个案例中,了解头发的稳定同位素比通过确定其旅行历史来确定谋杀受害者。事实证明,水中的氧气和氢的稳定同位素比在大陆尺度上随着地理而变化,因此,由于饮用水中稳定的同位素比将稳定的同位素比纳入了头发中,因此通过查看头皮头发的同位素组成来揭示旅行史的记录。
在热带地区可以找到稳定同位素比的有用性的另一个例子,其中使用不同类型的光合作用的木质植物和草具有非常不同的碳同位素比。我们已经使用稳定的同位素来量化非洲大象饮食,因为它与降雨史有关,这对于象保护大象是有用的信息。通常,在降雨之后,草变得更加丰富,构成了大象饮食的大部分。使用头发中的碳同位素,我们可以准确地看到这些动物正在吃多少草以及它们的饮食如何随降雨的变化而变化。
同样,我们已经使用化石土壤中的碳同位素来确定含有人类化石的木质覆盖地点的比例,这一问题对我们物种的历史具有影响。由于木本植物和草的碳同位素比非常不同,因此土壤的碳同位素比与木质覆盖层的碳同位素比之间存在很强的关系。
在其他研究中,我对乙酰氨基酚过量的工作有望直接影响医生如何看待对乙酰氨基酚过量患者。我们的建模工作可深入了解过量的动力学性质,并希望能够更好地指导医生确定患者是否需要肝脏移植才能生存。
谁对您作为研究人员的思想产生了最大的影响?
我非常感谢我的研究生院导师弗雷德·阿德勒(Fred Adler)和Thure Cerling,他们教会了我解决创意问题的艺术。
您认为您的领域或成为科学家呢?您认为首先会让人们感到惊讶吗?
我认为数学建模是一门艺术,这并不经常欣赏。一个好的模型具有预测性且有用,但也可以深入了解基础过程。
如果您只能从燃烧的办公室中救出一件事,那会是什么?
我值得信赖的MacBook和一杯咖啡。
您最经常在办公室或汽车中播放什么音乐?
从谦虚的鼠标到约翰尼·卡什(Johnny Cash)到古典的任何事情,具体取决于当天的心情。
编者注:在科学典礼文章中描绘的研究人员得到了国家科学基金会,联邦机构负责在科学和工程领域的所有领域资助基础研究和教育。本材料中表达的任何观点,发现和结论或建议都是作者的意见,不一定反映了国家科学基金会的观点。看到科学档案。