Biologische Modellen en Statistiek
Inleiding
Biologie is een complexe wetenschap. Biologische systemen bestaan uit vele componenten, die elk op hun eigen schaal unieke regels en processen volgen. We bestuderen nucleotiden, eiwitten, organellen, cellen, weefsels, organen, organismen, en ecosystemen, waarbij de schaal over meerdere biljoenen ordegroottes varieert. Bovendien hebben deze schalen allemaal invloed op elkaar: een ecosysteem vormt het toneel waarop dieren, planten, microben en hun mutaties zich verspreiden, maar al deze spelers beïnvloeden op hun beurt ook het ecosysteem! Misschien is het dus ook geen wonder dat er zoveel variatie zit in biologische metingen, want de allerkleinste details doen ertoe. Wat kunnen we doen om deze complexe systemen, met al deze ingewikkelde details, toch te begrijpen?
In deze cursus leer je over twee strategieën om complexe biologische systemen te bestuderen. De eerste strategie is het vereenvoudigen van complexe systemen met simpele modellen (links in Figuur 1) . Bijvoorbeeld, met een eenvoudige computersimulatie van een ziekte-uitbraak kun je zelf aan de knoppen draaien om te zien wanneer de uitbraak erger of milder wordt. Op een vergelijkbare manier wordt in alle vakgebieden binnen de biologie – van microbiologie tot gedrag – onderzoek gedaan. Dit vakgebied wordt ook wel Theoretische Biologie of Systeembiologie genoemd.
De tweede strategie is om te leren omgaan met de enorme variatie in biologische data (rechts in Figuur 1) door deze zorgvuldig te organiseren, omschrijven en te onderzoeken. Op deze manier kunnen we onderscheid maken tussen verschillen die berusten op toeval en daadwerkelijk biologisch relevante inzichten. Dit vakgebied wordt statistiek genoemd, en is ook voor álle biologische gebieden relevant; een goede bioloog kan betrouwbare conclusies trekken.
Voor zowel modellen als statistiek is het van belang dat je een beetje comfortabel wordt met wiskunde en computers. Beide onderdelen zul je later in de opleiding en tijdens je carrière nog regelmatig tegenkomen. Daarom begint deze cursus met deze basisvaardigheden. Maar vergis je niet: deze cursus is door en voor biologen, en we gaan dus meer doen dan alleen maar rekenen. Van foeragerende mieren tot de vacht van een zebra; er zullen een groot aantal hele interessante biologische systemen voorbij komen!