Fizikai Szemle nyitólap

Tartalomjegyzék

Fizikai Szemle 1994/8. 338.o.

SZEMELVÉNYEK A FIZIKA ÉS A BIOLÓGIA HATÁRTERÜLETÉRŐL

Tarján Imre
SOTE Biofizikai Intézet
a Magyar Biofizikai Társaság tiszteleti elnöke

A fenti címmel közös előadóülést szervezett a Magyar Tudományos Akadémia májusi közgyűléséhez kapcsolódóan az Akadémia két osztálya: a Fizikai és a Biológiai Tudományok Osztálya.

Íme a program:

  • Megnyitó - Tarján Imre, SOTE Biofizikai Intézet,
  • Neuronhálózatok fizikai modelljei - Geszti Tamás, ELTE Atomfizikai Tanszék,
  • Természetes radioaktív lakossági megterhelés Mátraderecskén - Marx György, ELTE Atomfizikai Tanszék,
  • Energiacsere és bakteriorodopszin - Ormos Pál, MTA SZBK, Biofizikai Intézet,
  • Környezeti hatások biológiai dozimetriája - Rontó Györgyi, SOTE Biofizikai Intézet,
  • Fehérje-szerkezet és -fluktuáció vizsgálata fluoreszcencia spektroszkópiás módszerekkel - Somogyi Béla, POTE Biofizikai Intézet,
  • Pozitron emissziós tomográfia (PET) és helye a modern orvosbiológiai képalkotó eljárások között - Trón Lajos, DOTE, PET-Centrum.1

    A kezdeményezés fizikus oldalról indult el, éspedig Vicsek Tamás, az ELTE Atomfizikai Tanszékének jelenlegi vezetője részéről. Javasolta, hogy a Semmelweis Orvostudományi Egyetem Biofizikai Intézetével közösen tegyünk javaslatot a Fizikai Tudományok Osztályán a közgyűléshez kapcsolódó biofizikai programra vonatkozóan. Nem volt nehéz összeállítani egy ilyen programot, hiszen meglehetősen sok helyen foglalkoznak hazánkban biofizikával: első helyen kell említeni az Akadémia Szegedi Biológiai Központjának Biofizikai Intézetét, de jelentős műhelyek működnek például a négy orvostudományi egyetem, valamint a József Attila Tudományegyetem Biofizikai Tanszékén, sőt az MTA KFKI Részecske- és Magfizikai Intézetében, valamint az ELTE T'I'K Atomfizikai Tanszékén - és több más helyen is foglalkozik egy-egy kisebb csoport biofizikával. Többen vannak, akik nem tekintik magukat biofizikusnak, de alkalmanként megjelennek egy-egy eredménnyel a biofizika területén. A teljes hazai kutatói létszám becslésem szerint megközelíti a százat, de az érdeklődők száma, ha a Biofizikai Társaság tagjait tekintjük, 400 körül mozog. Közöttük vannak természetesen a biofizikát oktató fizikusok, biológusok, orvosok, kémikusok, gyógyszerészek, stb.

    A biofizika oktatásával - a hallgatói létszámot véve alapul - elsősorban az orvostudományi egyetemeken foglalkoznak, ezek közül is kiemelkedik a Semmelweis Orvostudományi Egyetem, ahol a létszám elérí a többi három orvosegyetem együttes létszámát. Az utóbbi évtizedekben a biofizika az atomi szintig hatoló anyagszerkezeti ismeretek gyarapodása és nem kevésbé a radioizotópok megjelenése, a mikroelektronika, automatika, informatika stb. fölfejlődése révén, valamint több más összefüggésben is fontos határterületté fejlődött. Szemléletformáló szerepe sem lebecsülendő. Mindezek ellenére az orvostudományi egyetemeken a biofizika nem versenyezhet jelentőségében a szoros értelemben vett orvosi stúdiumokkal. A tudományos utánpótlás tekintetében sem mondhatók szerencsésnek az orvostudományi egyetemek, amiben a biofizika növekvő, és orvosegyetemen nehezen kielégíthető matematikai igénye is szerepet játszik.

    Napjainkban sokszínű a biofizikai kutatás palettája. Néhány téma: molekulákon belüli és molekulák közötti folyamatok, valamint ezek szerepe a biológiai funkciók ellátásában, nukleinsav-fehérje, lipid-fehérje kölcsönhatás, membrán-folyamatok, energiatárolás és átalakulás, enzimek működése, biológiai struktúrák kialakulása (önrendeződés), elemi idegi folyamatok, a memória molekuláris alapjai, idegrendszer, érzékelés, az élet eredete, környezeti hatások.

    Sokszínű a hazai paletta is. Azt hiszem, ma másként reagálunk erre a megállapításra, mint például egy-két évtizeddel ezelőtt. Akkor a válasz: csökkenteni a témák számát, hiszen kis ország vagyunk szerény lehetőségekkel. A kicsinység a szerény lehetőségekkel ma is igaz, de sokat jelent a tudományos kutatás területén is a teljes nyitottság külföld felé. A legtöbb téma együttműködésben folyik és ezen belül is sok a külföldi kapcsolat. A partnerek jól kiegészítik egymást, mind szellemi, mind anyagi felkészültség (műszerezettség) tekintetében. A tarkaságot növeli, hogy az eredmények egy része “melléktermékként" lát napvilágot, amennyiben például egy fizikus a sikeres módszerét csak úgy mellékesen felhasználja biológiai probléma vizsgálatában.

    A májusi programot több ízben úgy jellemeztem, hogy egyfajta mintavétel az itthon művelt területekből. E megjegyzés az előadókkal kapcsolatban is elmondható. Az előadói gárda egy kombináció az elvben lehetséges több száz közül. Közös a programban, hogy mindegyik téma időszerű, egyébként egyik innen, a másik onnan való, fővárosból, vidékről egyaránt.

    További megjegyzések. Az érdeklődés a biofizika irányában nő a fizikusok között, itthon is, külföldön is, képzést és kutatást illetően egyaránt. Itthon közelfekvő példa erre az ELTE TTK Fizikai Intézete, és a jelen programban is a 6 előadó közül 5 fizikus, csak Rontó Györgyi rendelkezik orvosi alapképzettséggel. Ez a helyzet a program összeállításakor nem tudatosan, véletlenül alakult ki így. A fizikusok fokozódó érdeklődését jelzi az is, hogy a Fizika Tiszta és Alkalmazott Nemzetközi Uniója (IUPAP) nemrégiben biológiai fizika elnevezéssel új szekciót létesített, aminek egyébként Keszthelyi Lajos kollégánk vezetőségi tagja. Tehát nem a Biofizikai Unió - mert ilyen is létezik -, hanem a Fizikai Unió létesített új szekciót az említett elnevezéssel. A biológiai fizika elnevezést egyébként Keszthelyi Lajos barátomtól hallottam először és meglepett, hogy ez a kifejezés valami mást jelent, mint a biofizika. Addig úgy véltem, hogy a biofizika éppen a biológiai fizikának rövidített változata. Nem így van! Nem sokkal később a nemzetközi irodalomban a fizikai biológiai elnevezéssel is találkoztam. A helyzet a következő: a biológiai fizika a biológia által inspirált fizikát jelenti, a fizikai biológia pedig a fizika által segített biológiát jelzi. Az előbbi a fizikának, az utóbbi a biológiának egy-egy ága. Megmaradt a biofizika elnevezés is, amit sokan gyűjtőfogalomként használnak: beletartozik mind a biológiai fizika, mind pedig a fizikai biológia.

    Érdemes egy-két példát említeni az egyikre is és a másikra is. A fizikai biológiára klasszikus példaként szolgál Békésy György munkássága a fül “működéséről", illetve a hallás mechanizmusáról, vagy F.H.C. Crick, J.D. Watson, M.H, Wilkins eredménye a DNS felépítéséről. Mindkét esetben a fizika nyújtott segítséget biológiai eredmények eléréséhez. (Nobel-díjas eredmények.)

    A biológiai fizikára nagyszerű példa A.L. Galvani kísérlete a 18. század második felében a békacombbal: egy biológiai kísérlet, ami kihatott a fizika fejlődésére, vagy J.R. Mayer élettani megfigyelése a 19. század közepe táján, ami hozzájárult az energia-megmaradás tételének felismeréséhez. - Ebbe a csoportba tartozik a nehéz atomos helyettesítés módszere, amit J.C. Kendrew és M.F. Perutz alkalmaztak először körülbelül 35 évvel ezelőtt (ez is Nobel-díjas eredmény). A mioglobin-molekula szerkezetét határozták meg röntgendiffrakciós analízis segítségével. A bonyolult, több ezer elhajlási foltból álló képet úgy értékelték ki, hogy a molekulát előbb meghatározott helyeken “megjelölték" nehéz elemekkel. Ezek elektronburka sok elektront tartalmaz, a tőlük származó foltok a diffrakciós képen jól kirajzolódtak. Így kiderült, hogy a foltok bizonyos csoportja a molekulának mely helyeiről származik. A szerzők tehát továbbfejlesztették az alkalmazott fizikai módszert és ez azután visszahatott a fizikára. - Egy másik példát szolgáltat a bionika (biológia + elektronika). Biológiai mechanizmusok modellezésével műszaki fizikai feladatokat oldanak meg: például a denevérek tájékozódási mechanizmusát vették alapul, amikor megszerkesztették a rádiólokátorokat. - Egy újabb példa. A biológia a maga területén eredményeket ért el több vonatkozásban például a komplex rendszerek megértésében. Ezek hasznosíthatók a fizikában.

    ____________________________

    A megnyitó előadás alapján készítette a szerző.

    ____________________________

    1 Az előadások anyagát az eredeti tervtől eltérően nem egy számban, hanem a kéziratok beérkezési sorrendjében közöljük.