Promesa de la física biológica es necesario un enfoque múltiple de la educación, la financiación y la mano de obra

La física biológica -también conocida como la física de los sistemas vivos- ha surgido plenamente como un campo de la física junto a otros campos reconocidos como la astrofísica y la física nuclear, dice el primer estudio decenal de la física biológica de las Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina. El informe describe cómo las agencias federales, los responsables políticos y las universidades pueden fortalecer el futuro del campo y ofrece recomendaciones sobre las direcciones de investigación, la financiación, la fuerza de trabajo y la educación.

El campo de la física biológica promete descubrir principios físicos comunes que actúan en sistemas biológicos dispares, según el comité que redactó el informe, que identificó cuestiones conceptuales clave para ayudar a orientar una amplia gama de investigaciones en la próxima década. Estas cuestiones afectan a procesos de todas las escalas, desde el plegado de moléculas de proteínas individuales hasta los movimientos organizados de las bandadas de aves. Los avances de la física biológica han producido nuevas herramientas para los descubrimientos científicos, nuevos instrumentos para el diagnóstico médico, nuevas ideas para la biología de sistemas con aplicaciones en la biología sintética, nuevos métodos y teorías para explorar el cerebro y nuevos algoritmos para la inteligencia artificial. Los descubrimientos y métodos de los físicos biológicos han sido fundamentales en la respuesta mundial a la pandemia de COVID-19, según el informe, incluidos los esfuerzos para modelar la transmisión por aerosol, comprender la dinámica evolutiva del virus y detectar la propagación en la comunidad ya en enero de 2020.

«La aparición de la física biológica como campo de la física ha sido un proceso que ha durado décadas, y el trabajo de los físicos biológicos ya ha tenido un enorme impacto en el mundo», dijo William Bialek, profesor de física John Archibald Wheeler/Battelle en la Universidad de Princeton y presidente del comité. «La física biológica seguirá desarrollándose e influyendo en nuestra comprensión de los fenómenos de la vida, y para hacer realidad todo el potencial del campo es necesario que nos replanteemos cómo enseñar física, biología y ciencia en general, que revisemos las fragmentadas estructuras de financiación y que acojamos y alimentemos a diversos aspirantes a científicos.»

Aunque el campo de la física biológica está creciendo y ha cosechado importantes éxitos, el informe advierte que la construcción de un campo científico es un proceso multigeneracional con muchos retos que superar, y que hay muchas medidas que las agencias federales y las universidades deberían tomar para fortalecer el futuro del campo.

Apoyar el campo

El estudio del informe sobre el entorno de financiación de este campo revela que el apoyo a la física biológica se encuentra en un nivel cercano al mínimo necesario para la salud del campo. Aunque el campo cuenta con el apoyo de múltiples agencias, el apoyo federal a la investigación está fragmentado en estructuras de financiación estrechamente definidas, que oscurecen la amplitud y la coherencia del campo. El informe formula una serie de recomendaciones para el gobierno, entre ellas

Educar a la próxima generación

El progreso de la física biológica también dependerá de la contratación, la acogida y el fomento de un flujo continuo de nuevos y diversos talentos. El informe señala que la enseñanza de la física tiene una estructura estratificada, en la que cada capa se apoya en las inferiores, por lo que cualquier desigualdad de oportunidades o recursos educativos se agrava. Recomienda que las agencias federales pongan a disposición nuevos recursos para apoyar la enseñanza básica de la física y la integración de la investigación en la experiencia educativa de los grupos subrepresentados e históricamente excluidos. Y reconociendo el importante impacto de las universidades históricamente negras, las instituciones que sirven a las minorías y las universidades tribales, el profesorado de estas instituciones debería desempeñar un papel central en la configuración y aplicación de nuevos programas federales en este ámbito.

Dado que las mujeres reciben menos del 25% de los títulos de física concedidos en los niveles de licenciatura y doctorado, y que el 75% de las estudiantes de física han declarado haber sufrido acoso, el informe recomienda que se preste especial atención a las experiencias de las estudiantes. La comunidad científica debería seguir apoyando políticas más concretas que creen responsabilidad, como canales para la denuncia anónima del acoso y medidas para su cumplimiento.

El comité descubrió que la física biológica está poco representada en el plan de estudios básico de física de grado y que pocos estudiantes de este nivel tienen oportunidades de realizar cursos especializados. Sin embargo, a nivel de postgrado, el rápido crecimiento del número de estudiantes de doctorado que se dedican a la física biológica la ha puesto al mismo nivel que otros campos de la física. El crecimiento continuado de la física biológica requiere que se reconozca que es distinta de otros campos relacionados, pero sinérgica con ellos. El informe recomienda que los departamentos de física de las universidades de investigación realicen esfuerzos identificables en física biológica.

Las universidades también deberían trabajar para exponer a todos los estudiantes de física a la física biológica a lo largo de su educación, y basar cualquier curso especializado de física biológica firmemente en el marco intelectual y los principios de la física. El informe explica cómo los ejemplos de la física biológica pueden utilizarse para ilustrar los conceptos básicos de la física en todo el plan de estudios, e identifica las oportunidades para modernizar la enseñanza de los cursos de laboratorio y de las clases magistrales de manera que respondan tanto a la aparición de la física biológica como a los desarrollos de la física en general. El informe recomienda que la investigación y la enseñanza se integren más plenamente, lo que requerirá un apoyo institucional, incluida la financiación de las escuelas para la investigación de grado en este campo.

El estudio, realizado por el Comité de Física Biológica/Física de los Sistemas Vivos: A Decadal Survey – fue patrocinado por la National Science Foundation. Las Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina son instituciones privadas sin ánimo de lucro que ofrecen análisis y asesoramiento independientes y objetivos a la nación para resolver problemas complejos y fundamentar las decisiones de política pública relacionadas con la ciencia, la tecnología y la medicina. Funcionan en virtud de una carta del Congreso de 1863 a la Academia Nacional de Ciencias, firmada por el Presidente Lincoln.