اگر در مورد فرآیند‌های زیستی کنجکاو هستید و از حل معما، طراحی آزمایش، و یا کار با اعداد و ارقام و رایانه لذت می‌برید، فرصت ‌های هیجان ‌انگیزی در بیوفیزیک در انتظار شماست.

بیوفیزیک دانشی میان ‌رشته‌ای است که در مرز مشترک ریاضی، فیزیک، شیمی، زیست‌ شناسی، و حتی کامپیوتر قرار دارد. دانشمندان در این رشته با به‌ کارگیری قوانین حاکم بر این علوم به مطالعه‌ چگونگی کارکرد موجودات زنده می ‌پردازند. موضوعاتی همچون تئوری اطلاعات، علوم کامپیوتر، هوش مصنوعی، و سایبرنتیک (الگوسازی از روی موجودات زنده) ازجمله موارد مطالعات بیو فیزیک ‌دانها هستند. تلاش برای ساخت حافظه ‌های کامپیوتری با الگوگیری از مولکول DNA ، ساخت زیردریائی، رادارهای صوتی، بررسی آثار امواج ماکرویو و امواج الکترو مغناطیسی بی‌سیم‌ بر مغز، تولید الکتریسیته توسط جانداران زنده و… مسائلی عملی پیش روی پژوهشگران در این عرصه است.


بطور کلی به علومی که سعی می‌کنند پدیده ‌های طبیعت را به طریق علمی توصیف کنند، علوم طبیعی گفته‌ می شود. بر اساس یک تقسیم ‌بندی تاریخی و سنتی، بررسی و توصیف پدیده‌ های جهان زیستمند بر عهده‌ زیست ‌شناسان و تحلیل پدیده‌ های جهان بیجان بر دوش فیزیک ‌دانان نهاده شده است. اما لحظه‌ای تأمل کنید! مگر ماده‌ تشکیل‌ دهنده‌ این دو جهان یکسان نیستند؟ مگر آبی که بخش بزرگی از جرم بدن ما را تشکیل می‌دهد، همان ترکیب H2O با همان ویژگیهای آشنای فیزیکی و شیمیایی نیست؟ و مگر ترکیبات تشکیل ‌دهنده‌ بدن موجودات زنده از عناصری غیر از عناصر جدول تناوبی ساخته شده است؟

اکنون دانشمندان متقاعد شده‌اند که این مواد همانندند و بنابراین طبیعی است که در پی این باشند که دست‌ کم بخشی از جهان زیستمند را به کمک قوانین فیزیک تحلیل کنند.

بیوفیزیک‌ دانان سعی می‌کنند بفهمند که مغز چگونه اطلاعات را پردازش و ذخیره‌ سازی می‌کند؟ قلب چگونه خون را به داخل رگها پمپ می‌کند؟ ماهیچه ‌ها چگونه منقبض می‌شوند؟ گیاهان چگونه در فر‌آیند فتوسنتز نور را جذب می‌کنند؟ ژنها چگونه روشن و خاموش (فعال و غیر‌ فعال) می‌شوند؟ و بسیاری پرسشهای دیگر …

البته روان ‌شناسان، زیست‌ شناسان مولکولی و سلولی، دانشمندان علم ژنتیک، و بیوشیمی ‌دانها هم روی این مباحث کار می‌کنند، ولی دیدگاه بیوفیزیک ‌دانان اساسا از آن‌ها متفاوت است. بیوفیزیک ‌دانان به طور ویژه به فیزیک و شیمی فیزیک فرآیند‌های زیستی توجه می‌کنند و در این راستا از اندازه ‌گیری، سنجشهای کمی و تحلیل بیشترین کمک را می‌گیرند.

چالش ‌هایی که بیوفیزیک ‌دانان با آنها مواجه هستند در سطوح مختلفی قرار دارند. در بالاترین سطح، بررسی چگونگی فرآیند اندیشیدن، حس کردن، چشیدن، شنیدن و دیدن در موجودات زیستمند قرار دارد. این گروه از دانشمندان، ساز و کار‌ تنفس و نیز کارکرد سیستم دفاعی بدن موجودات زنده را مورد مطالعه قرار می‌دهند. گروهی از ایشان هم به مطالعه‌ فرآیند ‌های زیستی در ابعاد تک سلول‌ها می‌پردازند. آنها تحقیق می کنند که سلول‌ها چگونه حرکت می‌کنند، تقسیم می‌شوند، و به محرکهای محیطی پاسخ می‌دهند و نیز چگونه به مواد اجازه‌ می‌دهند به آنها راه یابند و در آنها جابجا شوند. برخی دیگر از این دانشمندان هم به ساختار و رفتار زیست‌ مولکول‌ های سازنده‌ی سلول‌ها (مولکول‌ های خیلی بزرگ مثل DNAو پروتئین ‌ها) علاقه ‌مند هستند. توانایی این مولکول‌ها برای انجام فعالیت ‌های زیستی‌ پیچیده، به ساختار سه بعدی و ویژگی‌های دینامیکی‌ آنها وابسته است.

خلاصه اینکه: کشف رابطه‌ی ساختار و عملکرد، پرسشی بنیادین در این دانش است.

بنابراین همانطور که در بالا اشاره شد، بیوفیزیک به شاخه ‌های مختلفی تقسیم می‌شود:

۱- بیوفیزیک مولکولی

۲- بیوفیزیک سلولی

۳- بیوفیزیک جمعیت‌ های سلولی

۴- بیوفیزیک فیزیولوژیک

۵- بیوفیزیک پرتوها و گرما

۶- بیوفیزیک نظری

خدمت بیوفیزیک به فیزیک

فیزیک ‌دانان برای مطالعه‌ سیستم ‌های زیستی باید به ابزار‌هایی مثل مکانیک آماری، کوآنتوم مکانیک، ترمودینامیک غیر تعادلی و… مجهز باشند.

مسائل زیستی به فیزیک‌ پیشه‌ ها خدمت فراوانی کرده ‌است. مثلا به آنها آموخته است که ساخت موتور با بازدهی بالا و در ابعاد کوچک (حدود نانو متر) امکانپذیر است یا اینکه آزمایش‌ با سلولهای منفرد عملی است. همچنین بیوفیزیک مسائلی را به جامعه‌ فیزیک معرفی کرده است که فیزیک‌ دانان هنوز برای آنها پاسخ ‌های قانع کننده‌ای نیافته‌اند. مسائلی نظیر پیچش پروتئین ‌ها، ساز و کار خواندن اطلاعات از روی DNA و عدم وجود تقارن چپ‌گرد و راست‌گرد از آن جمله‌اند.

خدمت بیوفیزیک به زیست فناوری

نتایج تحقیقات بیوفیزیک ‌پیشه ‌ها، تأثیر گسترده‌ای بر زیست فناوری و داروسازی دارد. محققان این عرصه ابزارهایی برای فهم اساس مولکولی بیماری‌هایی نظیر ایدز (AIDS) فراهم می‌کنند. آگاهی از چگونگی‌ کارکرد پروتئین‌ها و غشاها، پایه‌ای برای طراحی منطقی داروها ارائه می‌کند.

بیوفیزیک در ایران

در ایران مؤسسه بین‌المللی تحقیقات بیوشیمی- بیوفیزیک در دانشگاه تهران، با طراحی دقیق و پیشرفته و قابل مقایسه با مراکز بیو انفورماتیک در کشورهای پیشرفته است. این مرکز با بهره‌ مندی از اساتید مجرب تا مقطع دکتری به تربیت دانشجو می ‌پردازد.

دانشگاه تربیت‌ مدرس هم، در این رشته در مقاطع کارشناسی ارشد و دکتری دانشجو می ‌پذیرد.

دانشجویان رشته ‌های فیزیک و زیست ‌شناسی می ‌توانند پس از شرکت در آزمون کارشناسی ارشد در رشته‌ بیوفیزیک تحصیلات خود را ادامه دهند.

بازار کار در ایران

فارغ‌التحصیلان رشته‌ی بیوفیزیک علاوه بر دانشگاهها و مؤسسات آموزش عالی، می‌توانند در مراکز تحقیقاتی مثل انستیتو پاستور، مرکز تحقیقات ژنتیک و تکنولوژی زیستی، مرکز تحقیقات غدد درون ریز و متابولیسم، مرکز تحقیقات پلیمر و… مشغول به کار شوند.