Vysvětlíme, co je biofyzika, její cíle, předmět studia a obory. Také jeho význam pro pochopení života.
Co je biofyzika?
Biofyzika je disciplína která se zabývá studiem biologie z pohledu fyzický (odtud jejich společný název). Tato dvojí či duální povaha znemožňuje definovat, zda se jedná o obor fyziky blízký biologii, nebo obor biologie blízký fyzice.
V každém případě kombinuje teoretického ducha fyziky s možností získat ověřitelné experimentální výsledky, což je v biologii běžné.
Biofyzika je v tomto smyslu jednou z prvních vědních disciplín, která kombinuje různé přístupy vědy elementálů, což je v současném vědeckém světě stoupající trend. Výsledky získané touto disciplínou jsou z zájem pro biologii i aplikovanou fyziku.
Je to mladá disciplína, alespoň ve svém formálním uznání, protože její oblasti studia dokonce předcházejí pojetí vědy samotné. První pořádná biofyzikální studie byla v sedmnáctém století, kdy byly v rámci jeho práce zveřejněny studie německého jezuitského vědce Atanasia Kirchera (1601-1680) o bioluminiscenci zvířat.Ars Magna Lucis et Umbrae”.
Předmět studia biofyziky
Předmět studia biofyziky lze definovat jako fyzikální pole život nebo aplikace fyziky na žíjící bytosti. Do značné míry uvažuje o svém předmětu studia z fyzikální perspektivy klasické mechaniky, tedy newtonovské mechaniky.
Zahrnuje průzkum jevy běžné ve světě fyziky, jako např elektřina, světlo, magnetismus, mimo jiné, ale spojený se světem biologie: bioelektřina, bioluminiscence, biomagnetismus a tak dále.
Cíle biofyziky
Biofyzika sleduje rozmanitý soubor cílů, jako jsou:
- Chápat lidské tělo a ostatní živé bytosti z hlediska systémy fyzikální vybaven kvantifikovatelnými proměnnými, jako je vnitřní energie, entropie, atd.
- Přeložte do jazyka fyziky (to znamená popište jejími pojmy) některé konkrétní jevy složitého života, zejména ty, které zahrnují energií základy: elektřina, magnetismus, gravitace, atd.
- Aplikujte všechny předchozí znalosti na řešení problémy specifické, jako je výroba protéz, vynalézání léčebných postupů a nových nástrojů diagnostický, nebo nové materiály inspirované životem samotným.
- Zavést do praxe transdisciplinární přístup k fyzice a biologii s cílem překonat omezení konkrétního oboru pomocí nástrojů a znalost jiných.
Odvětví biofyziky
Hlavní oblasti studia biofyziky, z nichž každá zahajuje určitou oblast zájmu, jsou následující:
- Biomechanika. Jde o studium procesů lidského těla, chápání je jako působení vnitřních a vnějších sil na něj, což nám umožňuje o nich přemýšlet v pojmech jako energetická účinnost, anatomická mechanika atd., což je zase užitečné pro výrobu protéz.
- Bioakustika. Jak jeho název napovídá, vyšetřování výroby zvuk v zvířat, včetně lidská bytost. To se pohybuje od chování vlny zvuk, až po neurofyziologický aparát ucha.
- Buňkové motory. Je to disciplína, která zahrnuje pohyby živých bytostí jako proces přeměny energie (chemie, obvykle) při práci, a tak je moci napodobovat (například vytvářet nanostroje).
- Dynamika bílkovin. Jde o studium pohybů a záhybů protein a další molekulární konstrukty, podle jejich struktur, funkcí nebo složení, uplatňujících fyzikální zákony.
- Molekulární komunikace. V podstatě jde o výměnu informací na buněčné úrovni, a to jak mezi sebou buňky stejného organismus, jako mezi jednobuněčné organismy, využívající systémové principy, které lze dobře pochopit z fyzikálního hlediska.
Význam biofyziky
Na biofyzické perspektivě je nejzajímavější to, že přehodnocuje nebo přehodnocuje hranice mezi světem hmota (anorganické) a svět života (organické), protože oba jsou ovlivněny stejnými základními fyzikálními silami. Tímto způsobem poskytuje elementárnější pochopení toho, co je život a co odlišuje živé věci od neživé hmoty, která je obklopuje.
Na druhé straně biofyzika umožňuje přistupovat k biologickým problémům z jiné perspektivy, která využívá prvky fyziky, jako je aplikace elektromagnetických paprsků při zkoumání buněk nebo nukleární magnetické rezonance ke studiu tkání organismy není třeba je poškozovat nebo lámat.