Modeller i biologi

Modeller kan være både tabeller, figurer, grafiske framstillinger, matematiske modeller, fysiske modeller, animasjoner og simuleringer. Hvis du skal estimere materialforbruk i en byggeprosess, kan tabeller egne seg godt, men hvis du vil vise endringer i temperatur over tid, vil en grafisk framstilling være lettere å lese. Forskere bruker modeller til å analysere komplekse sammenhenger og til å estimere utvikling framover i tid. Slike avanserte modeller bygger på store datamengder som er samlet inn over lang tid.

Under ser du en animasjon som viser hvordan CO₂-mengden i atmosfæren har økt fra 1979 til 2022. Grafen viser at økningen er størst nord for ekvator, og at CO₂-konsentrasjonen er størst i vinterhalvåret.

Siste del av animasjonen viser hvordan CO₂-konsentrasjonen var i førindustriell tid og under istida.

Hvilke modeller bruker du i dagliglivet?

En modell du møter nokså ofte, er kart over bygninger og terreng. Når du kommer inn i en offentlig bygning, for eksempel en skole, finner du som regel et oversiktskart der du kan orientere deg for å finne riktig rom. Hvis du skal forklare veien til noen som vil besøke deg, tegner du kanskje et kart. Da tar du bare med viktige landemerker og utelater de fleste detaljer. Dette er en forenklet modell av virkeligheten.

Modeller har sine begrensninger og kan skape misforståelser hvis vi bruker dem til noe annet enn det de er beregnet på. Det er derfor viktig å kjenne til hva disse begrensningene består i. For eksempel blir lys noen ganger beskrevet som stråler, mens vi bruker en bølgemodell for å forklare andre egenskaper ved lyset.

På samme måte vil vi bruke modeller av enzymer som er tilpasset det vi ønsker å vise. For eksempel kan vi bruke en enkel skisse til å illustrere at et enzym kan koble sammen to substrater. Hvis vi derimot vil vise at formen til et enzym påvirkes av endringer i pH, eller av en genmutasjon, er egenskapene til aminosyrene sentrale. Da kan detaljerte illustrasjoner av aminosyrene og strukturen til polypeptidkjedene være relevante, men begge modellene har sine begrensninger.

Globus og kart er modeller

En globus har få detaljer, men den gir et godt bilde av at jorda er rund, og viser hvordan hav og kontinenter er fordelt. Når aksen er skråstilt, kan vi også bruke den til å forklare årstidene.

Når jordkloden framstilles på et kart, kan vi få med flere detaljer. Et kart er lettere å bære med seg, og vi kan se hele jorda på en gang. Ulempen er at polområdene blir uforholdsmessig store sammenlignet med de områdene som ligger ved ekvator. Siden jordoverflaten er kuleformet, vil slike misforhold øke med størrelsen på landområdet som avtegnes på kartet.

Prøv ut

Tegn kontinentene på en appelsin, og prøv å skrelle den slik at du kan legge skallet flatt som et kart.
Hvordan fungerer dette "kartet"?

For å forstå hvordan celler er bygd opp og fungerer, må vi bruke modeller som etterligner strukturene, men som likevel er grove forenklinger. I modeller er det ikke mulig å få med alle strukturer og kjemiske reaksjoner som skjer i ei celle, men de hjelper oss likevel til å forstå deler av kompleksiteten. Mulighetene og begrensningene som ligger i disse modellene, gjelder i mange sammenhenger, ikke bare for celler.

Enkle skisser

Enkle skisser gir god oversikt og viser enkelte organeller tydelig. De gir imidlertid inntrykk av at cella er flat, og de mangler mange organeller. Størrelsen på de ulike organellene og antallet er også misvisende.

Todimensjonale figurer

Slike illustrasjoner viser at cella har volum og dybde, men heller ikke her får vi vist et realistisk antall organeller, og vi må utelate mange detaljer.

3D-modeller, animasjoner og film

I den fantastiske animasjonsfilmen 3D-animasjon fra det indre livet i ei celle kan vi se mange strukturer og organeller samt masse aktivitet og kommunikasjon som skjer inne i ei celle. Begrensningen her kan være at vi ikke får oversikt over cella og hvordan de ulike aktivitetene oppstår og virker.

En 3D-modell av ei celle gir god oversikt over og dybdeforståelse av hvordan cella er bygd opp, men også her er det begrenset hvor mange detaljer vi kan få med, og aktiviteten i cella vises ikke.