Loni v létě se na schůzce poblíž města Aspen v americkém státě Colorado sešlo několik desítek fyziků, aby oslavili to, co časopis Nature popsal jako ,,rostoucí pocit, že přístup jejich disciplíny bude rozhodující při sklízení plodů v postgenomickém období biologie." Vzhledem k tomu, že genetika má předpoklady přinést pokrok ve všem od lidského zdraví až po zemědělství, fyzici a matematici po celém světě se skutečně hrnou do věd o životě. Právě v biologii bude v nadcházejícím století čilý vědecký ruch - a také dostatek peněz.

Není to ovšem poprvé, co fyzici a matematici hledají v biologii pole neoraná. Dějiny těchto snah ale dosud byly značně skličující. Biologové a fyzici mají rozdílné cíle i tradice a hledají jiné druhy odpovědí, protože si kladou jiné druhy otázek.

Poprvé jsem tuto mezioborovou propast zahlédla před mnoha lety, když jsem vedla cyklus přednášek o matematických metodách v biologii. Uvedla jsem biologický problém s jedenácti proměnnými a použila jednoduchý postup zvaný rozměrová analýza, abych předvedla, že je zapotřebí empiricky zkoumat jen tři z nich, neboť vztahy mezi ostatními proměnnými je možné odvodit logicky. ,,Neprovedla jste ale pokusy," namítali studenti, ,,jak to tedy můžete vědět?"

Od té doby jsem o této otázce přemýšlela. Coby teoretickou fyzičku mě učili důvěřovat jen matematickým a logickým argumentům a pohlížet na experimentální důkazy jako na nespolehlivé. Pro mnohé, ne-li pro všechny biology ale znamenaly experimentální důkazy - ať jakkoli nespolehlivé - přece jen jistější cestu k pravdě. Kde je v ryze deduktivním argumentu prostor pro překvapení přírody, pro mechanismy, které se vůbec nepodobají tomu, co jsme předpokládali v prvotních domněnkách?

Filozofové vědy tradičně přistupovali k otázkám týkajícím se toho, co se pokládá za vědění, vysvětlení a teorii, jako by je bylo možné zodpovědět univerzálně. Ale komunikační propast mezi experimentálními a matematickými biology naznačuje, že odpovědi závisejí na konkrétní oborové kultuře.

Uvažme interdisciplinární snahy - a naprostý nezdar - Nikolase Raševského, ruského teoretického fyzika, který roku 1924 emigroval do USA. Raševskij chtěl zjistit, zda by za dělením biologických buněk a začátkem nestálosti kapiček tekutin mohl být podobný mechanismus. Brzy se odhodlal vytvořit ,,systematickou matematickou biologii, strukturou a cíli podobnou matematické fyzice." Do roku 1940 vydal své magnum opus Matematická biofyzika , vybudoval stejnojmenný program na Chicagské univerzitě a založil Bulletin matematické biofyziky .

Raševskij ovšem do roku 1954 přišel o všechny granty a o rozpočet a dnes z jeho institucionálních a vědeckých snah zbývá jen málo. Hlavní výtkou vůči němu bylo, že nedokázal zapojit biology z praxe. Ale Raševskij se alespoň jednou pokusil zaujmout svou prací biology. Roku 1934 představil ,,fyzicko-matematickou" analýzu sil působících v idealizované kulové buňce, tedy v modelu, o němž tvrdil, že pro vysvětlení buněčného dělení dostačuje.

Když biologové namítali, že ne všechny buňky jsou kulové, Raševskij odpověděl, že teorie se musí nejprve aplikovat na nejjednodušší případy. Poslední slovo měl E. B. Wilson, legenda buněčné biologie, když svou krátkou přednášku po Raševského prezentaci uzavřel tím, že matematika může být užitečná při studiu růstu populace, nikoli ovšem jednotlivců. Wilsonův kolega Eric Ponder byl ještě kousavější, když řekl, že je zapotřebí ,,více měření a méně teorie."

Na počátku 50. let ovšem biologové stále nedokázali vysvětlit, jak organismy z generaci na generaci reprodukují svou charakteristickou formu. Roku 1952 Alan Turing - známý především svou prací o komputaci a mysli - navrhl matematický model, jenž sestával ze dvou rovnic vyjadřujících reakci a difúzi dvou imaginárních chemikálií. Model, o němž sám přiznával, že je ,,simplifikací a idealizací", se pokoušel poukázat na ,,znaky veliké důležitosti" ve vývoji embrya. Turing zdůrazňoval, že reakce, které popisoval, nemají žádnou podobnost s reakcemi v přírodě. Odrážely pouze přání, ,,aby bylo snadné sledovat argumentaci."

Turing se tu projevuje jako karikatura matematického fyzika. Byl tak jako Raševskij prosycen vírou matematických a fyzikálních badatelů, že imaginární konstrukce, která nevznáší žádný nárok na skutečnou pravdu, může zachycovat ,,znaky veliké důležitosti", a tak posloužit pro účely vysvětlení.

Experimentální biologové si ale kladou jinou otázku: nikoli zda by organismy mohly růst tak, jak naznačuje imaginární model, ale jestli tak skutečně rostou. Z tohoto hlediska byl Turingův model reakce-difúze velkým zklamáním. V posledních dvaceti letech molekulární biologové zjistili, že konečnou strukturu a formu organismu určuje postupná aktivace hierarchie genů, která v Turingově modelu nehraje žádnou roli. Obecněji řečeno, nejlepší vysvětlení toho, jak biologické systémy řeší konkrétní problémy, přicházejí z experimentální genetiky, nikoliv z matematiky a logiky.

Fyzici a matematici nicméně mají důvod k oslavám. Od roku 1983 se asi padesátkrát zvýšil podíl dotací, které Oddělení biologie americké Národní nadace pro vědu uděluje matematickému a komputačnímu výzkumu.

Mnoha novým programům matematické biologie slouží ke cti, že podporují výzkumníky pocházející z matematických věd, aby se sami stali praktickými biology. Zároveň ,,uživatelsky přátelské" počítačové programy umožňují biologům vytvářet vlastní matematické/teoretické modely.

Výsledkem by mohla být nová oborová kultura, která promění cíle, metody a gnozeologický základ výzkumu. Modely teoretické biologie nebudou formulovány v několika jednoduchých rovnicích, nýbrž pomocí komplexních algoritmů, statistických analýz a simulací. A s vědomím vždy přítomné možnosti výjimek budou usilovat o ,,zobecnění", nikoli o ,,zákony", čímž ponechají prostor náhodným zvláštnostem biologické struktury. Biologie není fyzika a ignorovat její evoluční historii znamená otevřít dveře irelevanci.