Za všetkým hľadaj matematiku... Aj za správaním sa kolektívov zvierat

29. mar. 2018 • Prírodné vedy

Za všetkým hľadaj matematiku... Aj za správaním sa kolektívov zvierat

Zvieratá sa do istej miery správajú podobne ako častice vo fyzike. Vzájomná interakcia medzi jednotlivcami však nepodlieha jasným fyzikálnym zákonom a dáta vykazujú pomerne veľa náhodnosti.

„Práve záujem pochopiť, akým zákonom správania zvieratá v rôznych spoločenstvách podliehajú, ma priviedla k projektu, ktorého cieľom bolo nájsť metódu na identifikáciu týchto pravidiel správania,“ hovorí Mgr. Katarína Boďová, PhD., z Fakulty matematiky, fyziky a informatiky Univerzity Komenského v Bratislave (FMFI UK).

Jej najnovší výskum zaoberajúci sa otázkou, ako vznikajú komplexné formy správania sa kolektívov zvierat a ako závisia od správania jednotlivca, nedávno vyšiel vo vedeckom časopise PLOS ONE.

Výskumníčka Mgr. Katarína Boďová, PhD. z Katedry matematickej analýzy a numerickej matematiky FMFI UK sa odborne venuje štúdiu biologických systémov, v ktorých zohráva veľkú rolu náhodnosť, a ich skúmaniu prostredníctvom matematických modelov a numerických simulácií. Takéto problémy sa objavujú v rôznych oblastiach biológie, napríklad v populačnej genetike či pri kolektívnom správaní zvierat. Napríklad mravce dokážu vystavať zo svojich vlastných tiel mosty, ryby sa vedia brániť pred oveľa väčšími predátormi či ľudia dokážu vytvárať národné kultúrne dedičstvo.

„Pozerať sa na svet prostredníctvom matematiky je pre mňa prirodzené, keďže mi umožňuje pochopiť fenomény, ktorým by som inak nerozumela. Napríklad spájanie olejových škvŕn na rozpálenej panvici vo mne evokuje matematické rovnice, ktoré vystihujú, čo sa na panvici deje. Pri komplikovaných matematických modeloch s vplyvom náhodnosti je častokrát jednoduchšie proces nasimulovať na počítači ako ho skúmať na papieri. Význam počítačov v našej práci je však ukrytý v tom, že nám na základe veľkého množstva dát a nami navrhnutého algoritmu dokážu nájsť optimálne riešenie pre problém identifikácie parametrov správania zvierat. To by už bez počítačov pre veľkú komplexnosť dát nešlo,“ vysvetľuje odborníčka.

V tejto najnovšej práci, ktorú nedávno publikovala v spolupráci s kolegami z IST Austria a Weizmanovho inštitútu vo vedeckom časopise PLOS ONE, predstavila nový matematický prístup ku skúmaniu správania zvierat. Tento prístup vo forme pravdepodobnostných hybridných modelov pripúšťa rôzne typy správania jedincov. Je schopný identifikovať princípy správania jednotlivca, interakcie medzi jedincami, ako aj vplyv prostredia na toto správanie.

Doteraz sa spolu s tímom venovali iba štúdiu rýb (Zebrafish), momentálne však skúmajú aj invazívne záhradné mravce (Lasius neglectus), a to najmä zmenu ich sociálneho správania pri infekcii časti populácie.

Čo bolo pre výskumníčku najväčším prekvapením v rámci doterajšieho priebehu výskumu? „Matematici často zápasia s tým, že teoretické postupy, ktoré dávajú zmysel matematicky, nefungujú až tak dobre, keď sú aplikované na reálne dáta. Možno to znie absurdne, ale potešujúce a čiastočne aj prekvapujúce pre mňa bolo vidieť výsledky metódy, aplikovanej na pohyb rýb, ktoré boli v súlade s biologickými očakávaniami,“ uvádza Mgr. Katarína Boďová, PhD.

Novú metódu plánujú výskumníci ďalej použiť na identifikáciu sociálneho správania v iných komunitách zvierat. Budú napríklad hľadať odpoveď na to, ako sa mravce vyrovnajú s prípadom, keď časť ich populácie bude infikovaná patogénom, a zaujímať ich bude špeciálne altruistické správanie v rámci kolektívu.Pomôže to odhaliť rýchlosť šírenia infekcie v takejto populácii.

„Problémom dnešnej doby je enormné množstvo dát a nedostatok algoritmických prístupov, ktoré by automaticky vedeli vyhodnotiť tieto dáta a porovnať rôzne hypotézy, ktorými sú tieto dáta generované. S našim výskumom smerujeme síce najmä k pochopeniu biologických systémov, ale je možné, že výsledky nájdu uplatnenie aj v iných oblastiach a pomôžu napríklad pri analýze takýchto veľkých dát, ktoré neprichádzajú z biológie. Zatiaľ si netrúfam hodnotiť prínos pre laickú verejnosť, ale budúcnosť ukáže jej význam či užitočnosť,“ konštatovala Mgr. Katarína Boďová, PhD. na margo toho, aký prínos má tento výskum pre odbornú verejnosť a v druhej rovine pre laickú verejnosť.

Mladá výskumníčka sa na FMFI UK vrátila zo zahraničia prostredníctvom grantového programu Ministerstva školstva, vedy, výskumu a športu SR Návrat domov, ktorý jej pomohol pokryť náklady s presunom zo zahraničia a so zabezpečením štartovacích podmienok pre ďalší výskum.

„Významnou pridanou hodnotou výskumu doktorky Kataríny Boďovej je fakt, že dokážeme motivovať našich medzinárodne úspešných mladých vedcov k návratu domov a vytvoriť im adekvátne podmienky pre špičkovú vedeckú činnosť. Jedným dychom však musím dodať, že predovšetkým je nevyhnutné poskytnúť mladým vedcom doma také podmienky, aby nedochádzalo k ich odchodu do zahraničia, a to často bez perspektívy návratu na naše výskumné pracoviská,“ zdôraznil prof. RNDr. Karol Mičieta, PhD., rektor Univerzity Komenského v Bratislave.

 

Informácie a foto poskytli: Mgr. Katarína Boďová, PhD., z Katedry matematickej analýzy a numerickej matematiky FMFI UK a Mgr. Lenka Miller, poverená vedením Oddelenia vzťahov s verejnosťou, Univerzita Komenského v Bratislave

Spracovala: Slávka Cigáňová (Habrmanová), NCP VaT pri CVTI SR

Uverejnila: VČ

Hore
Publikácie Veda v CENTRE
Veda v Centre
FVF 2018
Vedec roka 2017
kúpa časopisov jún 2016
Prechod VK na VND
Bratislavská vedecká cukráreň
QUARK
Atmosféra počas TVT 2017
Aurelium - centrum vedy
TVT 2017 články
TAG Centrum vedy
TAG Mládež
TAG QUARK
TAG Ženy vo vede
TAG Slovenská veda
TAG História
TAG Spektrum vedy
TAG Rozhovor
TAG Publikácia
TAG Zaujímavosti vo vede
banner záhrady
Zaujímavosti vo vede
Akrylamid vzniká pri tepelnej úprave potravín bohatých na asparagín, glukózu alebo fruktózu.
Zistite viac