Biologia e matemática, aplicadas e combinadas

Aproximação entre as duas áreas pode dar origem a novos campos. Tendência foi apresentada por matemático norte-americano em palestras que comemoram os 60 anos do Impa. 

 

Por: Marcelo Garcia

Publicado em 11/10/2012 | Atualizado em 11/10/2012

O matemático norte-americano Stephen Smale apresentou trabalhos pioneiros de seu grupo na fronteira da matemática e da biologia. (foto: Marcelo Garcia) 

 

Matemáticos preocupados com a estrutura de proteínas e biólogos com a análise dos ângulos formados entre seus aminoácidos. Talvez pareça estranho, mas a aproximação entre matemática e biologia tem se tornado mais comum nas últimas décadas e pode até mesmo dar origem a novos ramos da ciência. Em um ciclo de palestras realizado no contexto da comemoração dos 60 anos do Instituto de Matemática Pura e Aplicada (Impa), o premiado matemático norte-americano Stephen Smale, da Universidade da Califórnia, nos Estados Unidos, abordou o trabalho de seu grupo e as diversas possibilidades que surgem a partir dessa interação.


Na ocasião, Smale apresentou os fundamentos matemáticos dessa nova abordagem e seu potencial para o estudo das estruturas moleculares e das formas de interação entre algumas moléculas básicas para a vida, como os peptídeos. “As possibilidades são muitas, como o aprimoramento de vacinas e o entendimento dos mecanismos por trás das dobras e do enovelamento das proteínas”, avalia. “Se descobrirmos esse segredo, vamos responder a uma das questões mais fundamentais da biologia.”

O matemático Marcelo Viana, coordenador de atividades científicas do Impa, lembra que uma das principais inspirações da matemática sempre foi a resolução dos problemas colocados pelas ciências experimentais. “Há algumas décadas, com os avanços na genética e na bioinformática, a biologia já vem obtendo bons resultados com a matemática tradicional em áreas como a epidemiologia e a dinâmica evolutiva”, explicou. “O trabalho de grupos como o de Smale, no entanto, busca mais; procura elaborar fundamentos matemáticos inovadores para as novas questões experimentais.” 

Viana compara os esforços desses matemáticos aos de cientistas como Isaac Newton e Gottfried Leibniz, fundamentais para o desenvolvimento do cálculo infinitesimal há quase 400 anos. “Um dos principais motivadores do desenvolvimento do cálculo foi a necessidade de lidar com questões experimentais relacionadas ao estudo da astronomia”, avaliou. “Hoje os problemas e desafios apresentados pela biologia podem estimular uma nova visão da matemática, que também poderá beneficiar outras áreas.”

As novas abordagens matemáticas da biologia propostas por grupos como o de Smale podem revolucionar o estudo das estruturas e dos mecanismos da vida e decifrar mistérios como o processo de dobra das proteínas. (imagem: Argonne National Laboratory/ Flickr – CC BY-NC-SA 2.0)

Entre as bases dessas novas abordagens, chamadas por Smale de ‘novas ciências’, estão áreas como a análise combinatória e a topologia – ramo da matemática que estuda as propriedades dos objetos que não se alteram quando eles são torcidos, esticados ou deformados.

No Impa, Smale aproveitou para lamentar o pouco envolvimento dos matemáticos com ramos como a imunologia. “É uma pena, pois áreas como essa ainda podem se beneficiar muito da estatística e da ciência da computação, por exemplo”, ponderou.

A proposta de suas palestras no instituto – realizadas nos dias 3, 4 , 5 e 8 de outubro – era apresentar aos matemáticos presentes novas formas de abordar a biologia por vias matemáticas. O evento que deu início à comemoração do aniversário do instituto e reuniu matemáticos de diversas partes do mundo foi encerrado hoje (11/10).

60 anos de aplicação

Um dos centros de matemática mais reconhecidos do mundo, com uma produção científica de grande qualidade, o Impa foi a primeira instituição brasileira criada pelo então Conselho Nacional de Pesquisas (CNPq), em 15 de outubro de 1952. De lá para cá, tornou-se centro de excelência para o pós-doutorado na avaliação da Academia de Ciências para o Mundo em Desenvolvimento (TWAS) e buscou estimular a pesquisa científica na área e difundir o aprimoramento da cultura matemática no país.

“O modelo do Impa serviu de inspiração para dezenas de outras instituições de matemática do país e o instituto funciona como um grande garoto propaganda da qualidade da matemática brasileira no mundo”, diz Viana. “Durante esse tempo, também formamos muitos matemáticos brasileiros e estrangeiros, especialmente da América Latina, que hoje atuam como embaixadores da matemática pelo continente.”
O Impa também se destaca por suas iniciativas de ensino e divulgação da matemática como a Olimpíada Brasileira de Matemática das Escolas Públicas e os colóquios brasileiros de matemática. “Um dos nossos objetivos é combater a percepção pública da matemática como uma ciência difícil, abstrata e inacessível”, defende Viana. “Para mudar essa imagem, muito propagada pela mídia, é preciso atuar na divulgação e estimular os pesquisadores a apresentar a área de forma mais concreta, mais relacionada ao mundo que nos rodeia.”

Matemática com sotaque

Smale tem uma relação próxima com o Impa e com o Brasil. Na década de 1960, pouco depois da criação do instituto, o matemático passou um ano no Rio de Janeiro, como parte de seu mestrado. Nas praias cariocas, Smale realizou dois de seus trabalhos mais importantes: a ferradura de Smale e a conjectura de Poincaré (confira um artigo publicado na CH 204, de 2004, sobre o tema), fundamental para que recebesse a medalha Fields, maior honraria científica do campo da matemática, em 1966.

Foi uma das épocas mais frutíferas da carreira do matemático, como ele mesmo recorda em outro artigo publicado na edição 156 da revista Ciência Hoje, de 1999 (para assinantes do acervo digital da CH), que também apresenta mais detalhes do seu trabalho. Smale visita periodicamente o Brasil e afirmou, em uma das palestras realizadas no Impa: “Voltar aqui é uma experiência reconfortante. Estive no Impa pela primeira vez nos anos 1960 e agora, 52 anos depois, posso ver como o instituto e a matemática brasileira cresceram.”