Respuestas
Respuesta:
El aporte de ciertos modelos matemáticos al avance de las ciencias biológicas ha aumentado de forma dramática en la última década. Esto se debe en parte al desarrollo de los métodos computacionales, ya que éstos permiten la resolución aproximada de las ecuaciones en los modelos. Existen muchos fenómenos biológicos en los que una membrana o una fibra elástica interacciona con el fluido que la rodea. Por ejemplo, las venas son estructuras flexibles y elásticas por donde fluye la sangre. El músculo cardíaco está formado por fibras musculares elásticas que promueven el flujo de la sangre en todo el cuerpo. Los flagelos de microorganismos como bacterias y espermatozoides son fibras flexibles que permiten el movimiento del microorganismo. Los modelos matemáticos y las simulaciones numéricas que se presentan en este artículo son ejemplos de herramientas para el estudio y el entendimiento de este tipo de fenómenos.
Existen muchos fenómenos biológicos y fisiológicos en los cuales la dinámica de fluidos juega un papel muy importante. Esto se debe a que todo organismo vive rodeado de un fluido (líquido o gas), ya sea el aire en la atmósfera, el agua en los océanos, la sangre en el sistema circulatorio, la orina en los riñones o el agua y substancias químicas disueltas dentro de las células. Otros ejemplos de fenómenos biológicos de interés son el flujo de aire en los pulmones, la locomoción de microorganismos como bacterias y células (Cortez, 2001a; Fauci & Peskin, 1988; Fauci, 1990), el movimiento de espermatozoides (Fauci y McDonald, 1994), la difusión de concentraciones químicas (como drogas) en la sangre, la contracción de tejidos musculares y el crecimiento de tumores, entre otros.
Desde cierto punto de vista, lo que estos ejemplos tienen en común es que todos se pueden caracterizar por una membrana deformable y flexible que ejerce fuerza sobre el fluido que la rodea y, de esa forma, afecta y reacciona al movimiento del mismo. En el caso del corazón, las membranas son las fibras musculares que lo forman y el fluido es la sangre. En el caso de un espermatozoide, la membrana es el flagelo que le sirve de órgano de locomoción y el fluido es el medio que lo rodea (ver más adelante).
En realidad, los modelos matemáticos ya se utilizan ampliamente en el presente. Actualmente numerosos modelos se usan como herramientas en el estudio de diversos fenómenos biológicos. Sin embargo, el desarrollo y perfeccionamiento de dichos modelos están en auge y éste sigue siendo un área de investigación muy activa. El propósito de los modelos matemáticos es cuantificar hipótesis concretas y simplificar la biología, de tal forma que sólo los elementos más importantes que controlan el fenómeno sean tomados en cuenta.
Explicación: