Biofisica, Origen, Clasificación E Importancia De La Ciencia Biológica

La biofisica, en términos generales, es la ciencia encargada de estudiar la biología con los métodos y principios de la física. Sin embargo, la biofísica tiene conceptos diversos dependiendo del punto de vista.

Del lado de la biología, se dice que es una rama biológica que brinda evidencias para la física, comprendiendo así, que los enfoques y competencias de la física pura pueden aplicarse para estudios más profundos a sistemas biológicos.

Esto le ofrece herramientas a la física para corroborar teorías mediante evidencia experimental (por ejemplo, la perspectiva física del proceso fisiológico de la audición), resultando en la obtención de conocimientos de interés biológico a través de métodos físicos.

Por otro lado, desde el punto de vista físico, el paradigma científico moderno destaca la necesidad de desarrollar y profundizar sobre problemas físicos netamente relacionados con la materia viviente. Un ejemplo claro de esto son los hallazgos y descubrimientos relacionados con los cambios energéticos que acontecen durante una reacción química catalizada por una enzima, los polímeros biológicos e, incluso, fenómenos más complejos como el acoplamiento químico-osmótico, los cuales podrían ser mejor interpretados y comprendidos si se observan bajo la óptica de la física en lugar de la de la biología pura.

En definitiva, la biofísica como ciencia se plantea el objetivo de acortar la distancia existente entre la diversidad de los organismos vivos y las leyes físicas, creando un nexo entre la biología (ciencia que estudia los seres vivos y toda su complejidad) y la física (especialidad centrada en el estudio de las leyes que regulan la conducta de la naturaleza). La biofísica se especializa en el estudio de los actores que participan en los numerosos procesos físico-químicos que dan como resultado la vida misma.

El estudio de la generación y propagación de los impulsos nerviosos es un claro ejemplo de hacia dónde se orienta la atención de esta ciencia. Para una comprensión más universal de este proceso es imperativo un pensamiento fundamentalmente biológico pero enriquecido por conocimientos profundos de la física.

Origen de la biofísica

La palabra “biofísica” es un concepto utilizado para definir el análisis de los fenómenos biológicos a través de los preceptos físicos. La biofísica tuvo su inicio oficial en el siglo XIX, época en la cual los principios de la física newtoniana fueron aplicados a las ciencias biológicas.

No obstante, a lo largo de la historia, incluso desde siglos antes de Cristo, muchos personajes trascendentales han tenido un rol fundamental en el desarrollo de la biofísica como ciencia hasta llegar a ser lo que es hoy día, entre los que destacan los célebres Aristóteles, Arquímedes, Galileo Galilei, Isaac Newton y Robert Meyer. Éstos contribuyeron en la búsqueda de los principios fundamentales del funcionamiento de la materia biológica y al entendimiento de la complejidad de los biomateriales, enfrentándose a los enigmas más grandes de la biología.

Clasificación de la ciencia

Dentro de la biofísica cohabitan distintas áreas, entre las que se puede mencionar:

Biomecánica

Centrada en el estudio de los fenómenos, leyes y modelos que son esenciales para el movimiento de los seres vivos (estática, dinámica y cinemática) y la respuesta estructural de las partes del cuerpo. Lee más sobre el tema en Biomecánica

Bioacústica

 Se enfoca en la investigación del modo en que se genera o produce el sonido, la forma en que se propaga por un medio determinado, y la manera en que los seres vivos lo perciben. Conoce más sobre el tema en Bioacústica

Motores Moleculares

Estudia el modo en el cual macromoléculas como las proteínas y el ARN llevan a cabo un trabajo mecánico como base de su funcionamiento. Artículo completo Motores Moleculares

Dinámica Proteica

Cuyo interés es el estudio de los movimientos moleculares de proteínas en relación con su función, estructura o plegamiento. Más de Dinámica proteica 

Comunicación Molecular

Que estudia la forma en que se transmite y recibe la información a través de moléculas y entre las mismas. Conoce más en Comunicación Molecular 

 Dinámica molecular

Es una técnica de simulación computarizada que le permite a los átomos y moléculas interactuar por un determinado período de tiempo, y así, permite visualizar el movimiento de las partículas para predecir el resultado de sus interacciones en la realidad, explicando a su vez las propiedades químicas de las biomoléculas a través de su estructura y sus propiedades dinámicas y de equilibrio. Lee más sobre Dinámica molecular 

Método de estudio de la biofísica

La metodología de la biofísica se basa en la búsqueda de patrones en los seres vivos y el análisis de los mismos para, posteriormente, enriquecer esa información a través de las herramientas y conocimientos que brindan las diversas teorías de la física. La sinergia entre estas ciencias ha favorecido notoriamente la búsqueda de soluciones a cuestiones de interés científico orientadas a entender de mejor manera en qué consisten realmente muchos de los fenómenos fundamentales de la vida.

Importancia general de la ciencia biológica

La física estudia la estructura y las propiedades de las formas concretas de la materia, mientras que la biología es la ciencia encargada de indagar los misterios de la naturaleza viviente. Por ende, desde su concepción, la biofísica se ha propuesto la meta de resolver los grandes problemas biológicos (prácticos y teóricos) que resultaron imposibles de resolver para los biólogos clásicos del siglo pasado.

Ejemplo de esto es la relevancia que tuvo la perspectiva biofísica en el estudio de la producción de calor y de potenciales eléctricos en el organismo, así como en la mejor comprensión del trabajo muscular y la fuerza y de la óptica geométrica del ojo.

Preguntas relacionadas

¿Cuáles fueron los primeros avances de la biofísica?

Los primeros estudios en cuanto a física se refiere se originaron en el año 440 A.C en la antigua Grecia, no obstante, fue en la Edad Media cuando se lograron avances más concretos con respecto a la injerencia de la física sobre la biología. Ya a partir del Siglo XIX se empezó a considerar la biofísica como una ciencia per se.

Históricamente, uno de los eventos de mayor impacto para la biofísica tuvo lugar en el año 1932, cuando se implementó por primera vez la microscopía electrónica, un estudio que permitió la visualización de la arquitectura interna de la célula a través del conocimiento de la conducta y las propiedades de los electrones. La invención de la microscopía electrónica cambió en gran medida el paradigma científico que regía en la biología hasta el momento, permitiendo la descripción acertada de estructuras como la bicapa lipídica que envuelve a todas las células, por ejemplo.

¿Cómo se estudia la biofísica?

Uno de los métodos principales es la microscopía. Los nuevos métodos de estudio microscópico han permitido realizar observaciones y experimentos basados en los principios físicos descritos claramente por esta ciencia. Asimismo, los conocimientos de la física han permitido establecer múltiples teorías novedosas concernientes a la biología gracias a la compresión de las propiedades especiales de la materia, que engloba desde átomos hasta macromoléculas.

De igual forma, la intervención de la física ha sido crucial para el desarrollo de muchas de las técnicas de estudio e investigación que actualmente son de rutina en el área de la biología, como la microscopía electrónica de barrido, por ejemplo.