Biofizyk

Kod klasyfikacji: 221302

Rozdział klasyfikacji: Nauka i dziedziny z nią związane

Klasa klasyfikacji: Nauki przyrodnicze, ścisłe

Zadania i czynności

Biofizyk bada, stara się zrozumieć i opisać za pomocą metod i pojęć fizyki, elementarne procesy i struktury istotne dla powstania i funkcjonowania życia. Interesują go wzajemne sprzężenia tych struktur i procesów ze sobą i ze światem zewnętrznym. Biofizyk dąży więc do uzyskania ścisłej wiedzy o procesach biologicznych i ich opisu zgodnego z wymaganiami fizyki i chemii. Zajmując się dziedzinami wiedzy będącymi na pograniczu klasycznych zainteresowań biologii, chemii i fizyki, dąży do integralnego opisu przyrody ożywionej . Jego głównym zadaniem jest prowadzenie lub uczestniczenie w badaniach naukowych. Jest nim także upowszechnianie fizykalnego sposobu badania przyrody żywej wśród biologów i vice versa: poszerzanie redukcyjnego, częstego wśród fizyków sposobu widzenia życia jako sumy izolowanych procesów i struktur elementarnych podlegających prawom fizyki, o elementy postrzegania go jako sieci wzajemnie powiązanych procesów. Obiektem badań biofizyka są cząsteczki: od kilkuatomowych do, liczących wiele milionów atomów, biopolimerów jak DNA i białka. Są nimi też mikroorganizmy, czyli wirusy, bakterie i niższe grzyby oraz tkanki i ich systemy, szczególnie te, które są związane z tworzeniem , przekazywaniem, magazynowaniem i przetwarzaniem sygnałów w organizmie (receptory i układ nerwowy). Do głównych funkcji społecznych zawodu biofizyka należy tworzenie nowych i rozwijanie istniejących metod badania struktury i dynamiki układów biologicznych i wynikające z tych funkcji badania stosowane w dziedzinach, takich jak biotechnologia i biocybernetyka, ukierunkowane na podnoszenie jakości życia człowieka. Chodzi tu przede wszystkim o nowe metody diagnostyki, terapii profilaktyki i protetyki biologicznej w medycynie (np.tomografia pozytronowa lub NMR), techniki doskonalenia genetycznego roślin i zwierząt dla potrzeb żywnościowych (np. elektroporacja DNA do komórki) oraz ochronę życia przed ekstremalnymi warunkami zewnętrznymi promieniowania, temperatury lub ciśnienia. Aktywność naukowa biofizyka może mieć charakter teoretyczny lub doświadczalny. Teoretycy, zwani też bioinformatykami, wychodząc z danych doświadczalnych zgromadzonych najczęściej w komputerowych bazach danych oraz z istniejących hipotez i teorii, tworzą nowe modele procesów i struktur biologicznych, oraz teorie uogólniające poprzednie modele i uwzględniające nowe dane. Przewidywania dobrej teorii wytyczają zwykle nowe badania eksperymentalne. Praca doświadczalna biofizyka, który często uczestniczy w przygotowaniu obiektów własnych badań, ma zwykle fazę preparatywną i pomiarową. Praca ta wymaga umiejętności i zamiłowania zarówno do preparatyki biologicznej i chemicznej, jak i do finezyjnych metod doświadczalnych i teoretycznych współczesnej fizyki. Pomiary biofizyczne związane są na ogół z działaniem na badane obiekty polem zewnętrznym (elektromagnetycznym, falami akustycznymi, cząstkami lub promieniowaniem), następnie mierzeniem skutków fizycznych przestrzennych i czasowych tego działania oraz analizą matematyczną danych, mającą na celu możliwie precyzyjny opis struktur biorących udział w badanym procesie oraz jego mechanizm i dynamikę. Chociaż wynik doświadczenia stanowi ostateczne kryterium prawdziwości opisu struktury i mechanizmu procesu biologicznego , teoretyk i eksperymentator pełnią w biofizyce, podobnie jak w fizyce, wzajemnie komplementarne i równie istotne role.

Środowisko pracy

materialne środowisko pracy

Praca biofizyka odbywa się w laboratoriach biologicznych, chemicznych i fizycznych oraz w bibliotekach i w salach wykładowych. Komputer jest najczęściej używanym sprzętem, gdyż steruje on przyrządami pomiarowymi, służy do analizy danych i do stałego kontaktu z informacją naukową, literaturą i bazami danych w wielkich światowych super-komputerach. Biofizyk przygotowując preparaty do pomiarów bywa narażony na kontakt z mikroorganizmami i chemikaliami potencjalnie niebezpiecznymi dla zdrowia, szczególnie w laboratoriach zajmujących się genetyką molekularną oraz z izotopami radioaktywnymi . W laboratoriach pomiarowych bywa narażony na promieniowanie rentgenowskie, neutronowe i gamma oraz na silne pola elektromagnetyczne. Z reguły laboratoria, w których stosuje potencjalnie niebezpieczne rodzaje promieniowania bądź szczepy mikroorganizmów, podlegają specjalnemu nadzorowi ze względu na bezpieczeństwo pracy. Istnieją klasy bezpieczeństwa dla laboratoriów, wg których tylko w niektórych laboratoriach odpowiednio wysokiej klasy są dopuszczalne określone badania.

warunki społeczne

Praca biofizyka ma najczęściej charakter zespołowy, choć od wszystkich członków zespołów badawczych wymaga się dużo samodzielności, inicjatywy i pomysłowości zarówno przy doborze sposobów rozwiązania problemów, jak i wyboru tych problemów. Ponieważ w zespołach badawczych zajmujących się biofizyką pracują zwykle naukowcy różnych specjalności, od lekarzy i biologów do fizyków i matematyków, współpraca i dyskusja naukowa odgrywają wyjątkową rolę, większą niż w innych zespołach. Często jedna grupa w zespole pracuje nad syntezą lub preparatyką obiektów doświadczalnych dla innej grupy. Konieczność precyzyjnego porozumiewania się i dyskutowania ma zasadnicze znaczenie w fazie projektowania doświadczeń, ich wykonywania oraz analizy wyników. Biofizycy-teoretycy, choć pracują w sposób bardziej indywidualny, są zwykle w zespołach badawczych szczególnie zintegrowani.

warunki organizacyjne

Dni i godziny pracy biofizyka są ruchome, jak większości pracowników nauki. Biofizyk pracujący na uczelni ma oczywiście rytm pracy narzucony przez zajęcia dydaktyczne. Nie limitowany czas pracy oznacza, że dobowy, tygodniowy czy miesięczny rozkład godzin pracy dyktowany jest przez logikę doświadczeń własnych i współpracowników. Nie jest więc tak, że biofizyk pracuje wtedy gdy chce, gdyż możliwość przeprowadzenia jego pomiaru zależy od momentu zakończenia innego etapu pracy przez innego członka zespołu. Często doświadczenie musi być kontynuowane w nocy lub w dzień świąteczny, zdarzają się także przerwy jedno- lub kilkudniowe wymuszone przez rytm doświadczenia. Biofizyk odpowiada za wyniki swoich badań przed opiekunem naukowym, szefem zespołu lub dyrektorem placówki. Jest także odpowiedzialny przed współpracownikami, których praca zależy od jakości i wyników jego własnych doświadczeń. Biofizyk, jak inni pracownicy nauki, jest rozliczany ze swej pracy na podstawie liczby i jakości publikacji i doniesień naukowych oraz stopni naukowych osiąganych przez niego, jego młodszych współpracowników i studentów, także intensywności i jakości swego udziału w debatach naukowych. Swoboda w wyborze tematyki badawczej oraz metod rozwiązywania zagadnień naukowych jest zwykle proporcjonalna do doświadczenia, autorytetu i wiedzy.

Wymagania psychologiczne

Najważniejszą cechą osobowości niezbędną w zawodzie biofizyka jest ciekawość. Inne, prawie tak samo ważne, to: dokładność, cierpliwość i wytrwałość oraz samodzielność połączona z umiejętnością współdziałania. Uprawianie biofizyki, nauki z pogranicza obszarów zainteresowania tradycyjnych dziedzin fizyki, chemii i biologii, nauki mającej więcej luk i niejasności niż pewników, wymaga szczególnie dużo ciekawości jako źródła motywacji zarówno przy wyborze problematyki, jak i w codziennej praktyce laboratoryjnej. Dokładność, podobnie jak ciekawość, wymagane są we wszelkich naukach przyrodniczych , w biofizyce jednak chodzi nie tylko o dokładność pomiarów i obserwacji, ale przede wszystkim o zamiłowanie i potrzebę ścisłości w metodzie badawczej oraz w aparacie pojęciowym. Biofizyka powstała i powstaje nadal z psychicznej potrzeby precyzji i ścisłości przy opisywaniu zjawisk związanych z życiem, z niechęci do opisu mglistego i metaforycznego , z ludzkiej potrzeby piękna odczuwanego i rozumianego jako jasność. Umiejętność współdziałania jest szczególnie ważna, gdyż biofizyka jest dziedziną zespołową, łączącą ludzi o różnym przygotowaniu zawodowym. Codzienna praktyka laboratoryjna wymaga gotowości psychicznej do wyjaśniania i tłumaczenia swego punktu widzenia np. przez mikrobiologa fizykowi teoretycznemu lub na odwrót, ponieważ często zajmują się oni jednocześnie bardzo różnymi aspektami tego samego procesu lub zjawiska i zależą nawzajem od siebie. Wynikająca stąd konieczność kontaktowania się z innymi oraz zamiłowanie i talenty pedagogiczne są specjalnie ważne dla biofizyków zajmujących się dydaktyką, gdy często do ich obowiązków należy uczenie studentów fizyki np. elementów genetyki molekularnej, a biologów - elementów mechaniki kwantowej lub podstaw programowania. Spośród sprawności i zdolności ważnych w zawodzie biofizyka najważniejsze wydają się wyobraźnia i myślenie twórcze oraz rozumowanie logiczne. Bardzo przydatne są też zdolność koncentracji uwagi, dobra pamięć oraz uzdolnienia techniczne i rachunkowe. Wszystkie one są istotne przy uprawianiu nauk przyrodniczych w ogóle, w biofizyce jednak istnieje mniej niż w innych naukach gotowych schematów myślenia, rozumowania, argumentowania i rozwiązywania problemów, także mniej schematów metodycznych. Zainteresowania naukowe, sprawność intelektualna oraz otwartość umysłu na problematykę pokrewną, lecz nie koniecznie tożsamą z aktualnie uprawianą tematyką badawczą, stanowią podstawowe kwalifikacje do zawodu biofizyka, podobnie jak stała gotowość do poszerzania posiadanej wiedzy. Jest w tym zawodzie niemal codzienną koniecznością śledzenie publikacji z dziedzin, których nie studiowało się na uczelni. Zainteresowania techniczne są istotne dla biofizyków zajmujących się pomiarami fizycznymi i chemicznymi.

Wymagania fizyczne i zdrowotne

Pracę biofizyka zalicza się do prac lekkich nie wymagających dużej sprawności fizycznej. Dla eksperymentatora zajmującego się preparatyką chemiczną lub biologiczną oraz pomiarami fizykochemicznymi istotna jest sprawność rąk i palców oraz narządów wzroku i słuchu. Sprawne narządy głosu są istotne dla biofizyka zajmującego się dydaktyką. Osoby niepełnosprawne z dysfunkcją kończyn dolnych, a także niedosłyszące, mogą w zasadzie uprawiać ten zawód.

Warunki podjęcia pracy w zawodzie

Minimalny poziom wykształcenia wymagany przy ubieganiu się o pracę to wyższe studia w zakresie fizyki, chemii , biologii lub medycyny. Katedry , instytuty lub zakłady biofizyki, biologii molekularnej lub biocybernetyki, gdzie można uzyskać specjalizację w zakresie biofizyki, istnieją na uniwersytetach lub akademiach medycznych w Warszawie, Poznaniu, Wrocławiu, Łodzi, Krakowie, Białymstoku, Gdańsku i Katowicach.

Możliwości awansu w hierarchii zawodowej

Formalny awans w zawodzie biofizyka związany jest z uzyskiwaniem kolejnych stopni naukowych doktora, doktora habilitowanego oraz tytułu profesora. Uprawnione do ich nadawania są Rady Wydziałów uczelni oraz Rady Naukowe paru instytutów PAN. Osiąganie tych stopni związane jest z przygotowaniem pracy doktorskiej lub habilitacyjnej i jej publiczną obroną. Materiał do tych prac uzyskuje się uczestnicząc w pracach badawczych na stanowiskach asystenta lub adiunkta lub też będąc uczestnikiem studiów doktorskich.

Możliwości podjęcia pracy przez dorosłych

Pracę naukową w zawodzie biofizyka można w zasadzie podjąć kilka (lub nawet dziesięć) lat po studiach przyrodniczych, jeśli w tym czasie uprawiało się zawód fizyka, chemika, biologa bądź pokrewne. Jest to szczególnie łatwe, jeśli uzyskało się w tym czasie stopień doktora, którejś z tych nauk. W takim przypadku granica wieku nie jest istotna.

Polecana literatura

Leyko W., Biofizyka dla biologów, PWN 1987

Przestalski S., Fizyka z elementami biofizyki i agrofizyki, PWN 1977

¦wiat Nauki miesięcznik, wybrane artykuły

Postępy Biochemii - kwartalnik Polskiego Towarzystwa Biochemicznego Zagadnienia Biofizyki Współczesnej - kwartalnik Polskiego Towarzystwa Biofizycznego,

Biotechnologia - kwartalnik Komitetu Biotechnologii PAN i Instytutu Chemii Bioorganicznej PAN

Listy biometryczne - pismo Polskiego Towarzystwa Biometrycznego

Źródło danych: Przewodnik Po Zawodach, wyd. II, MPiPS

1

---