같은 시간을 자더라도 덜 졸린 이유?
시험 시간에 최상의 컨디션을 유지하는 법?
투약 시간에 따라 항암제 효과가 달라지는 원인?
코로나19 사망자를 최소화하는 사회적 거리 두기 전략?

수면부터 생체 리듬, 팬데믹, 신약 개발까지,
생명을 해독하는 수리생물학의 세계

기호로 이루어진 수식이 어떻게 의학과 생명과학의 문제 해결에 도움을 줄 수 있는 것일까? 이는 수학이 복잡한 생명 현상을 컴퓨터가 이해하기 쉽도록 묘사해 주는 ‘언어’이기 때문인데, 이 책에서는 그중에서도 ‘미래를 예측하는 도구’로서 가장 널리 쓰이는 미적분학을 중점적으로 소개한다. 먼저 1장에서는 고등학교에서 배우는 관점과는 다른 방식으로 미적분학의 진정한 ‘쓸모’에 집중하며 미적분학의 핵심을 되짚는다. 2장에서는 세포의 증식과 감염이라는 실제 생물학적 현상을 1장에서 배운 미적분학을 통해 미분방정식으로 번역하는 방법을 자세하게 소개하고, 컴퓨터가 어떻게 미분방정식을 바탕으로 인간의 직관을 넘어서는 예측을 내놓는지 이야기한다.

3장부터 7장까지는, 생명 현상을 미분방정식으로 번역하고 컴퓨터로 미래를 예측하는 이러한 방법이 어떻게 생체 리듬, 신약 개발, 수면 패턴, 팬데믹 등에 관한 현대 의생명과학의 문제들을 해결해 왔는지를 보여준다. 특히, 수학의 쓸모를 톡톡히 체감할 수 있도록 저자가 직접 연구한 문제들 중에서도 독자들이 충분히 이해할 수 있으면서도 우리의 일상이나 건강과 밀접한 문제들을 다룬다. 구체적으로 3장에서는 우리 몸의 일주기 리듬을 관장하는 생체 시계의 비밀을 풀어낸 연구들을 소개하고, 이러한 연구가 어떻게 수리생물학 분야에서 가장 오랫동안 풀리지 않아 ‘최대 난제’로 불리게 된 온도 보상 메커니즘을 설명했는지를 이야기한다. 4장에서는 글로벌 제약회사인 화이자(Pfizer)와 공동으로 신약을 개발한 사례, 서울대학교병원 고영일 교수와 함께 항암제의 투약 시간에 따라 여성 환자의 사망률이 12배 이상 차이가 난다는 것을 밝힌 연구를 바탕으로, 수리생물학이 어떻게 신약 개발과 암 치료에 기여하는지를 소개한다.

5장에서는 교대 근무자들의 주간 졸림증에 관한 연구에서 수학이 어떻게 같은 시간을 자더라도 덜 졸린 이유와 특정 시간대에 높은 각성도를 유지하는 방법을 밝혀냈는지를 설명하고, 이러한 발견이 어떻게 몇 개의 질문만으로 수면 질환을 진단하는 인공지능 알고리즘의 개발로 이어졌는지를 이야기한다. 6장에서는 감염과 면역에 관한 수리 모델을 바탕으로 사회적 거리 두기를 언제 강화하거나 해제하는 것이 중증 환자 및 사망자를 최소화하는 전략인지를 밝히며 새로운 팬데믹에 대비한다. 마지막으로 7장에서는 약물들의 효과를 예측하기 위해 100여 년간 권고되고 사용된 미카엘리스-멘텐식이 지닌 엄청난 오류를 중학교 수준의 수학으로 수리생물학이 바로잡은 사례를 소개하며 수리생물학의 범용성을 강조한다.