Биофизика

2. Биофизика

2.1 Понятие и история

Биофи́зика (от др. греч. βiοs — жизнь, др. греч. φύσις — природа):

·  раздел физики и современной биологии, изучающий физические аспекты существования живой природы на всех её уровнях, начиная от молекул и клеток и заканчивая биосферой в целом;

·  это наука о физических процессах, протекающих в биологических системах разного уровня организации и о влиянии на биологические объекты различных физических факторов. Биофизика призвана выявлять связи между физическими механизмами, лежащими в основе организации живых объектов и биологическими особенностями их жизнедеятельности.

Обобщённо можно сказать, что биофизика изучает особенности функционирования физических законов на биологическом уровне организации вещества.

"Важнейшее содержание биофизики составляют: нахождение общих принципов биологически значимых взаимодействий на молекулярном уровне, раскрытие их природы в соответствии с законами современной физики, химии с использованием новейших достижений математики и разработка на основе этого исходных обобщённых понятий, адекватных описываемым биологическим явлениям"^[1].

По номенклатуре ЮНЕСКО биофизика является разделом биологии и имеет код 2406^[2].

Биофизика — наука междисциплинарная и для работы в ней требуются знания физики, биологии, химии и медицины. Поэтому биофизически ориентированные исследования проводятся не только в специализированных институтах, но также и в биологических, химических, фармакологических и медицинских.

В настоящее время интенсивно развиваются биофизика сложных систем и молекулярная биофизика.

Современные области исследований биофизики: влияние космогеофизических факторов на течение физических и биохимических реакций, фотобиологические процессы, математическое моделирование, физика белковых и мембранных структур, нанобиология и др.

2.2 Области применения

Биологические объекты, как правило, очень сложны и на протекающие в них процессы влияют многие факторы, которые часто зависят друг от друга. Физика позволяет создать упрощенные модели объекта, которые описываются законами термодинамики, электродинамики, квантовой и классической механики. С помощью корреляции физических данных с биологическими можно получить более глубокое понимание процессов в исследуемом биологическом объекте.

В физике имеется множество методов, которые в своей первоначальной форме не могут быть использованы для исследований биологических объектов. Поэтому ещё одной задачей биофизики является приспособление этих методов и методик для решения задач биологии. Сегодня для получения информации в биологических системах применяют различные оптические методы, рентгено-структурный анализ с использованием синхротронного излучения, ЯМР- и ЭПР-спектроскопию, 7-резонансную спектроскопию, различные электрометрические методы, микроэлектродную технику, методы хемилюминесценции, лазерную спектроскопию, метод меченых атомов и др. Это используется, в частности, для медицинской диагностики и терапии.

Также разрабатываются специальные методики с использованием эффектов при восприятии некоторых воздействий на биологическую форму материи.

3. Космическая биология

Космическая биология (космобиология, астробиология)— наука, изучающая возможности жизни и существования живых организмов в космосе. Рассматривает отсутствие влияния на организм силы тяжести, возможность существования организмов в вакууме ит.п.

Ксенобиология— частный вид космической биологии, занимается изучением возможности разумной жизни в космосе; название происходит от греческого "ксенос"— чужой, чужеродный. Ксенобиология (от др. греч. ξενος— чужой и -λογία— наука) — наука о формах жизни внеземного происхождения. Часто используется в качестве синонима астробиологии. Однако, в отличие от астробиологии, которая занимается поисками жизни на основе классических органических соединений, Ксенобиология ищет более необычные формы жизни. Она включает в себя жизнь на неземлеподобных планетах, и на других небесных телах.

Концепт был широко принят в восьмидесятых годах (Например, гипотеза о существовании богатой биосферы в верхних частях атмосферы Юпитера). Тем не менее, с 1990 года главной целью NASA стали поиски воды и только той жизни, которая базируется на ней. Главная причина для такой перемены, это неизвестность, что нужно искать и где. Формы жизни, предсказываемые ксенобиологами, трудны для обнаружения вследствие отсутствия известных маркеров жизни (озон, метан, вода). Также довольно сложной задачей является организация экспедиций для поиска такой жизни. Примером такой жизни могут служить организмы, которые не используют ДНК или РНК в качестве генетического кода. Биология таких организмов сильно отличается.

4. Астробиология

АСТРОБИОЛОГИЯ – научная дисциплина, посвященная поиску жизни за пределом Земли и изучению возможности ее существования в условиях отличных от земных. Термин "астробиология" широко распространен, но не общепринят: наряду с ним нередко используется термин "экзобиология", предложенный в 1960 нобелевским лауреатом, генетиком Джошуа Ледербергом. В русскоязычной литературе под "экзобиологией" обычно понимают экспериментальный поиск жизни в пределах Солнечной системы. Изредка в научной литературе употребляется также термин "биоастрономия" как синоним поиска внеземной жизни. Однако именно понятие "астробиология" охватывает наиболее широкий спектр направлений исследований в этой области: изучение жизни в экстремальных условиях на Земле, поведение биологических объектов в условиях космического полета (космическая биология), особенности функционирования человеческого организма в космосе (космическая медицина), исследование условий на объектах Солнечной системы и поиск возможных проявлений жизни на них, поиск планетных систем у иных звезд, проблема происхождения жизни на Земле, поиск внеземного разума (SETI) и т.п.

5. Геофизика

5.1 Понятие

Геофизика— комплекс наук, исследующих физическими методами строение Земли. Геофизика в широком смысле изучает физику твердой Земли (земную кору, мантию, жидкое внешнее и твердое внутреннее ядро), физику океанов, поверхностных вод суши (озёр, рек, льдов) и подземных вод, а также физику атмосферы (метеорологию, климатологию, аэрономию).