Matematikk + Biologi = Sant!

«Ingen norsk ungdom tar skade på sin sjel av å bli tvunget til svette noen timer i uka på å trene hjernen sin til å få en gryende forståelse av et av menneskets fremste kulturprodukter.»

Det skjer i dag en dramatisk transformasjon av biologien. Vi ser nå begynnelsen på slutten av en 400 år lang periode hvor de fleste biologer kunne forstå sitt fagområde uten nevneverdig formell skolering i matematikk. Samtidig skjer det en kommersialisering av biologisk kunnskap uten sidestykke i historien. I den grad vi i Norge ønsker å unngå atter en gang å fremstå som en sinke på den naturvitenskapelige og den kunnskapsintensive industrielle arena legger dette kraftige føringer for undervisningen i ungdomskolen og opp, og for stimulering av forskning og kommersiell aktivitet. Jeg vil i det følgende gi en kort historisk fremstilling av biologiens matematisering, og deretter komme med tre primære budskap som forhåpentligvis kan mane til politisk handling.

Fysikken ble veldig tidlig tvunget til å ta i bruk matematiske metoder for overhodet å kunne gå i dialog med Mor Natur om de spørsmål som den betraktet som sitt anliggende. Biologien i det attende og nittende århundre var på sin side veldig fokusert på klassifisering av dyr og planter, og beskrivelse av deres oppbygging og fosterutvikling. Dette la grunnlag for etableringen av Darwins evolusjonslære i siste halvdel av det nittende århundre. I motsetning til for eksempel relativitetsteorien og kvantemekanikken trengte den ingen raffinert matematisk metodologi for å kunne formuleres eller aksepteres.

Først på starten av det 20. århundre begynner vi å få en gryende matematisering innen biologien med gjenoppdagingen av Mendels arvelover og koblingen av disse til teorien om det naturlige utvalg. Dette initierer dannelsen av den kvantitative genetikken, og sørger for at evolusjonsbiologien etter hvert får et fremtredende analytisk fundament. Det nye kvantitative fundamentet for genetikken stimulerte eksempelvis utviklingen av en meget effektiv statistisk metodologi for bruk innen avlsarbeidet på planter og dyr.

Bortsett fra noen få hederlige unntak er det først i 1960-årene at matematikken virkelig begynner å få fotfeste i andre deler av biologien slik som økologi, fysiologi og biokjemi. Med ønske om å få en dypere årsaksmessig forståelse for de dynamiske prosessene innen disse disiplinene begynte man nå også å anvende begreps- og metodeapparatet fra det som gjerne kalles dynamisk systemteori. Men det er likevel riktig å si at det inntil nylig var svært få med en solid analytisk skolering som arbeidet med biologiske problemstillinger. Med fremveksten av bioinformatikken de siste 5-10 årene er dette i ferd med å endre seg drastisk.

Fagfeltet bioinformatikk er sannsynligvis det hurtigst voksende innen dagens naturvitenskap. En representativ definisjon er: Bioinformatikk er en tverrfaglig vitenskapelig aktivitet hvor matematikk, statistikk og informatikk blir anvendt på data produsert ved eksperimentelt arbeid innen biokjemi, cellebiologi og genetikk. Feltet er vokst frem ved erkjennelsen av at biologien må begynne å ta i bruk matematikk, statistikk og informatikk i langt større grad dersom den skal den greie å gjøre substansielle nye fremskritt. Utfordringen nå er å finne og forstå mønstre i de store datamengdene som produseres, og deretter utnytte denne innsikten akademisk og industrielt innen biomedisin, farmasi, plante og husdyrproduksjon.

Mitt første primære budskap er at det vil bli et stort behov for unge mennesker som behersker fagkretsen matematikk, informatikk og biologi i flere tiår fremover. Etterspørselen etter slike kandidater er sterkt økende internasjonalt både innen akademia og industrien. Undervisningstilbud i bioinformatikk er nå under etablering ved universitetene i Oslo og Bergen, og ved NLH. Det er viktig å erkjenne at denne undervisningen kan legges opp slik at studentene også vil kvalifiseres for et meget interessant sekundært arbeidsmarked som omfatter analytisk orienterte jobber innen bank, finans, forsikring, og industri.

Det andre budskapet er at for at Norge skal greie å få frem studenter av tilstrekkelig kvalitet innen bioinformatikk må det bli slutt på den stemoderlige behandlingen av matematikk- og informatikkundervisningen i ungdomsskolen og den videregående skolen. Skal man sikre en tilstrekkelig minimumskompetanse innen matematikk for norsk ungdom som senere utdanner seg til biologer (og ingeniører, økonomer, og lærere) er en kort og godt nødt til å endre den nåværende ordning som gir almen studiekompetanse etter ett år med lite utfordrende matematikk på videregående skole. Det mange åpenbart ikke begriper er at for å kunne levere fra oss tilstrekkelig dyktige kandidater på normert tid innen en rekke profesjoner er vi som underviser på universitetene og de vitenskapelige høgskolene avhengig av å få inn studenter med faktiske analytiske kunnskaper. Selv det mest glitrende undervisningsopplegg kan ikke kompensere for år med systematisk og politisk velsignet intellektuell vanskjøtsel

av studentmaterialet vårt. Ingen norsk ungdom tar skade på sin sjel av å bli tvunget til svette noen timer i uka på å trene hjernen sin til å få en gryende forståelse av et av menneskets fremste kulturprodukter. Dessverre er Gudmund Hernes sin iverksatte visjon om den norske skoleungdommens selvdrevne kunnskapstørst et meget alvorlig mistak.

Det tredje og siste budskapet er at gitt vi får rekruttert tilstrekkelig matematisk skolert ungdom til biologien de nærmeste 10-20 årene, og at de finansielle rammene kommer på plass, har Norge gode forutsetninger for å utvikle internasjonalt synlige grunnforskningsmiljøer og lønnsomme kommersielle foretak. Ett av de mest lovende forretningsområdene i denne sammenheng har utgangspunkt i at Norge i lang tid har drevet avansert systematisk og målrettet avl av husdyr og laksefisk. Koblet til langtidslagring av biologisk materiale har dette lagt grunnlaget for noen av verdens beste biologiske databanker, såkalte biobanker. Registreringer av individer og deres slektskap over lang tid er helt nødvendig for å forstå hvordan genene samvirker seg i mellom og med miljøet for å frembringe karaktertrekk hos mennesker, dyr og planter. En slik forståelse er det den internasjonale farmasøytiske og produksjonsbiologiske industrien nå etterspør. På grunn av den store likheten vi finner i

det genetiske maskineriet hos storfe, laks og mennesker kan vi i stor utstrekning anvende data fra alle tre om hverandre for å påvise, beskrive, analysere og fortolke det komplekse genetiske grunnlag for ulike egenskaper. Det kommersielle potensialet til våre biobanker på storfe og laks er sannsynligvis derfor svært stort, men for at dette potensialet skal utløses må disse dataene ved omfattende bruk av blant annet bioinformatiske metoder foredles til kunnskapsprodukter før de selges. I tett samarbeid med grunnforskningsmiljøene ved universitetene, Norsk Regnesentral, Norges Veterinærhøgskole og NLH burde det her være rom for etablering av flere norske selskaper.

Det blir ofte sagt at det 20. århundre tilhørte Amerika. Med den kraften moderne biologi vil påvirke våre liv på godt og vondt i dette hundreåret er det rimelig å hevde at det 21. århundre tilhører biologien. I følge prognoser fra økonomiske analytikere vil så mye som 70 prosent av industriøkonomien og 40 prosent av den totale globale økonomien om noen tiår være basert på biologisk forskning. Den nåværende regjering har her en særskilt unik mulighet til å vise sant politisk lederskap og visjonært sinnelag utover en tidshorisont som strekker seg til neste valg ved å sikre at et av verdens rikeste land ikke forblir en statist på den nye produksjonsbiologiske og biomedisinske forsknings- og utviklingsarenaen. Det nåværende initiativet for å få stimulere den norske forskningen innen funksjonell genomikk (de såkalte FUGE-midlene) er et steg i riktig retning. Men dersom vi vil virkelig alvor bør den finansielle rammen sannsynligvis økes 6-8 ganger. De som hevder at dette ikke kan gjøres

grunnet inflasjonsmessige hensyn snakker mot bedre vitende.