Entrée
1 Mathématiques et biologie
2 minuscules créatures
3 Une longue liste de vies
4 mathématiques trouvées dans les fleurs
Origine des 5 espèces
6 Dans le jardin du monastère
7 molécules de la vie
8 Le Livre de la Vie
9. Suivre l'Arbre de Vie
10 Virus de la 4ème dimension
11 schémas de câblage cachés
12 nœuds et plis
13 Taches et Rayures
14 jeux de lézards
15. Création d'un réseau d'information
16. Le paradoxe du plancton
17 Qu'est-ce que la vie ?
18 Y a-t-il quelqu'un ?
19 Sixième révolution
Huzhou
Droits d'auteur du tableau
Note du traducteur

La révolution biologique engendrée par les mathématiques
Les mathématiques de la vie : l'histoire du grand mathématicien Ian Stewart

Une révolution mathématique est en train de se produire en biologie.
- Ian Stewart

Une technologie permettant de retracer l'histoire de l'ivoire grâce à l'ADN des éléphants attire l'attention.
L'analyse des excréments d'éléphants et la comparaison de leur ADN devraient permettre d'identifier les espèces d'éléphants, de localiser les zones de braconnage et même de prévenir le commerce international d'autres animaux sauvages menacés.
Parallèlement, des tentatives sont en cours pour faire renaître le mammouth en fusionnant l'ADN de l'éléphant avec l'ADN du mammouth, espèce déjà éteinte.
Les efforts déployés pour percer les secrets de la vie en utilisant l'ADN d'éléphant, la « molécule de la vie », comme clé ne se limiteront pas aux biologistes.
L'ADN n'est pas apparu subitement en 1953, lorsque Crick et Watson ont publié la structure en double hélice dans la revue Nature. Bien que la découverte de la remarquable structure moléculaire de l'ADN ait constitué l'une des plus grandes révolutions scientifiques des temps modernes, l'ADN ne représente qu'un élément d'une histoire bien plus complexe.
La révolution de l'ADN a été rendue possible grâce à une technique mathématique appelée loi de Bragg.

Notre compréhension de la question « Qu'est-ce que la vie ? » a radicalement changé au fil de cinq révolutions : l'apparition du microscope, la taxonomie biologique, l'évolution, les gènes et la structure de l'ADN.
Et la sixième révolution, ce sont les mathématiques.
Ian Stewart, auteur de *The Mathematics of Life: Unlocking the Secrets of Existence*, publié par Science Books, souligne que la sixième révolution, c'est-à-dire l'application de l'inspiration mathématique à la biologie, est déjà en marche.
Il explique étape par étape comment les techniques et les perspectives mathématiques peuvent être appliquées à la compréhension de la vie.


L'union des mathématiques et de la biologie est l'un des sujets les plus en vogue en science.
Ces deux disciplines ont parcouru un long chemin en très peu de temps.
Personne ne sait jusqu'où cela peut aller.
Mais une chose est sûre : le voyage sera incroyablement amusant.
--- Extrait du texte

Le mathématicien Ian Stewart (né le 24 septembre 1945) a étudié les mathématiques à l'université de Cambridge, en Angleterre, et a obtenu son doctorat à l'université de Warwick.
Professeur honoraire à l'Université de Warwick, il a reçu le prix Michael Faraday de la Royal Society pour la vulgarisation scientifique en 1995 et a été élu membre de la Royal Society en 2001.
Il a reçu le prix de vulgarisation scientifique de l'Association américaine pour l'avancement des sciences (2002) et a été salué par The Guardian comme « le plus remarquable auteur de mathématiques de Grande-Bretagne ». Il a publié de nombreux ouvrages destinés à faire découvrir les mathématiques au grand public, notamment « Au futur mathématicien », « Les motifs de la nature », « Quelle forme a un flocon de neige ? », « La vache dans le labyrinthe » et « 17 équations qui ont changé le monde ».
Dans « Les mathématiques de la vie », l'auteur guide volontiers les lecteurs à travers les moments mathématiques qui dévoilent les secrets les plus profonds de la vie.


Un expert en mathématiques vous explique
Harmonie de la biologie et des mathématiques

Le rôle des mathématiques en biologie devient de plus en plus important.
La biologie du XXIe siècle utilise les mathématiques d'une manière que personne n'aurait pu imaginer au début du XXe siècle.
D’ici le XXIIe siècle, les mathématiques et la biologie seront devenues méconnaissables.
--- Extrait du texte

Ian Stewart commence le chapitre 1 : Mathématiques et biologie, en présentant cinq révolutions en biologie.
Et la sixième révolution mathématique tire sa force de la diversité et de la nouveauté.
De nouveaux outils comme les ordinateurs et de nouveaux outils de réflexion comme les techniques mathématiques modifient les résultats que nous obtenons en biologie.
Le chapitre 2, « Petites créatures », traite de la première révolution, le « microscope ».
L'histoire prouve que le monde que nous voyons change au gré de notre échelle de pensée, comme nous percevons la simplicité de l'univers à travers un télescope et la complexité de la vie à travers un microscope.
Les formes complexes de l'embryologie peuvent être interprétées grâce à des modèles mathématiques.
Le chapitre 3, « La longue liste de la vie », traite de la création d'une liste pour comprendre l'immensité de la biologie et de la deuxième révolution, « la classification ».
Le système de classification de Linné est fondamental en histoire naturelle.
Le débat sur le nombre d'espèces animales ayant embarqué sur l'arche de Noé est devenu dénué de sens.
Le chapitre 4, « Les mathématiques dans les fleurs », examine de plus près comment les mathématiques ont commencé à être largement appliquées aux problèmes biologiques, notamment aux schémas surprenants dans le nombre et la forme des fleurs et des feuilles, lorsque les taxonomistes comptaient les parties des plantes.

Le chapitre 5, intitulé « De l'origine des espèces », s'ouvre sur un article de Darwin et Wallace présenté lors du 70e anniversaire de la Linnean Society.
Elle marqua le début de la troisième révolution, la théorie de l'évolution par la sélection naturelle.
La quatrième révolution, « l'hérédité », a été découverte par Mendel grâce à 29 000 plants de pois qu'il a cultivés pendant sept ans.
Le chapitre 6, « Dans le jardin du monastère », décrit un processus d'intégration de la combinatoire et de la théorie des probabilités issues des mathématiques à la prise de conscience que les plantes possèdent des éléments génétiques.
Et dans le chapitre 7, « Les molécules de la vie », la cinquième révolution, la structure de l'ADN, est dévoilée. À quoi ressemble une molécule d'ADN ? Dans quel ordre ses atomes sont-ils agencés ? Les réponses à ces questions fondamentales ont été rendues possibles grâce à la loi de Bragg, une technique mathématique permettant de reconstruire la structure atomique à partir des figures de diffraction produites par la structure atomique au sein d'un cristal, et à la transformée de Fourier, une technique mathématique qui fournit des informations précises sur l'agencement des atomes.
Le chapitre 8, « Le livre de la vie », explore comment les mathématiques et la chimie fonctionnent ensemble dans le cadre du projet génome humain et des travaux d'analyse du génome menés par Celera.


À l'avant-garde des mathématiques du XXIe siècle

Le chapitre 9, « Le long de l'arbre de vie », introduit le concept d'arbre (arbre, diagramme arborescent) tel que le concevaient les mathématiciens, ainsi que le dessin de l'arbre de vie par Haeckel.
Le chapitre 10, intitulé « Virus de la quatrième dimension », traite de la structure et de la fonction des molécules synthétiques qui organisent les processus vitaux complexes.
Le chapitre 11, « Schéma de câblage caché », commence par le cerveau et les cellules nerveuses et présente des recherches intéressantes telles que l'analyse des schémas de marche des animaux à quatre pattes et des graphiques des battements cardiaques des sangsues.

Le chapitre 12, intitulé « Nœuds et replis », traite de la recherche sur l'ADN et de la topologie, tandis que le chapitre 13, intitulé « Taches et rayures », commence par le motif de Turing et propose une interprétation plus mathématique de diverses structures et motifs symétriques présents dans la nature.
Les mathématiques appliquées présentées dans cet ouvrage étudient le jeu de l'évolution qui a donné naissance à la diversité des formes de vie sur Terre et qui se poursuit encore (chapitre 14 : Le jeu du lézard), le fonctionnement du système nerveux et du cerveau (chapitre 15 : Formation des réseaux d'information), et la dynamique des écosystèmes (chapitre 16 : Le paradoxe du plancton). De plus, les chapitres 17 : Qu'est-ce que la vie ? et 18 : Y a-t-il quelqu'un là-haut ? abordent les thèmes de la nature de la vie et de la possibilité d'une vie extraterrestre.
« Les mathématiques de la vie » revient sur la révolution mathématique qui a déjà commencé.
Microscopes et mathématiques optiques sont indissociables pour scruter la complexité de la vie.
La taxonomie de Linné a débuté par le dénombrement des organes d'une plante, et les célèbres pois de Mendel sont le fruit de l'exploitation de schémas mathématiques chez les individus végétaux.
Darwin embarqua à bord du Beagle afin d'aider l'officier Fitzroy à mesurer la longitude à l'aide d'un chronomètre. Quant aux indices concernant la structure de l'ADN, les lois de Chargaff ont donné une nouvelle perspective aux nombres.
Les mathématiques étaient présentes dans les cinq révolutions précédant la sixième, qui était celle des mathématiques.


Les mathématiciens n'aiment rien de plus qu'une source intarissable de nouvelles questions.
Les biologistes seront véritablement impressionnés par les réponses des mathématiciens.
--- Extrait du texte

Les mathématiques sont encore relativement nouvelles, même si elles ont débuté il y a des milliers d'années.
On pense souvent que les mathématiques sont parfaites depuis longtemps, mais comme en témoigne le fait que plus d'un million d'articles mathématiques sont publiés chaque année, de nouvelles mathématiques sont constamment créées à un rythme étonnant.
La pensée mathématique est en train de devenir un outil standard parmi les outils de la biologie.
Bien que les biologistes utilisent les statistiques depuis plus d'un siècle, les mathématiques sont aujourd'hui un outil non seulement pour analyser les données sur les êtres vivants, mais aussi pour donner un sens à ces informations.
Tout ce qui possède une structure ou un schéma, comme une forme, une logique ou un processus, devient un objet d'étude des mathématiques.
Il en va de même pour l'incertitude, où il semble n'y avoir aucun schéma.
En effet, les statisticiens ont découvert que même des événements apparemment aléatoires finissent par présenter une certaine régularité.
Le champ d'application des mathématiques liées à la vie est très vaste.
Son champ d'application comprend les probabilités, la mécanique (dynamique), la théorie du chaos, la symétrie, les réseaux, l'élasticité et même la théorie des nœuds.
Du fait de cette diversité des mathématiques, non seulement les résultats que nous obtenons en biologie évoluent, mais aussi notre façon de percevoir la biologie.

Il n'est pas facile de trouver un biologiste qui aime les mathématiques, ou un mathématicien qui aime la biologie, mais Ian Stewart a réussi ce rapprochement.
-"Découvrir"
Les mathématiques ne seraient pas aussi passionnantes sans Ian Stewart. - New Scientist
Un recueil captivant des réflexions les plus profondes des mathématiques. — The Washington Post