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Introducción

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En los últimos años, la física y la biología se han ido acercando cada vez más. Cuando el comerciante y naturalista Anton van Leeuwenhook desarrolló el primer microscopio óptico de alta resolución (1670), creó una herramienta única para la biología con la que pudo observar células vivas por primera vez. Desde entonces, el uso de métodos físicos en la biología se ha hecho cada vez más común. Los ejemplos más destacados de la manera en que la biología ha motivado el desarrollo de la física son el enunciado de la conservación de la energía, por parte de Robert Meyer y Hermann von Helmholtz y la teoría del movimiento browniano de Einstein.

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El enorme significado que la biología tiene en el desarrollo de la física moderna se expresa también en el hecho de que dos de los físicos más importantes del siglo XIX, Thomas Young y Hermann von Helmholtz, iniciaran sus carreras como médicos y que se les reconozca como los padres de la fisiología. Por otra parte, el físico Max Delbrück fue uno de los iniciadores de la biología molecular moderna. Él y Schrödinger formularon por primera vez la idea de que la información genética está grabada en macromoléculas.

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La historia muestra que la física ha jugado un papel central en el desarrollo de nuevos métodos para el estudio de la estructura y función de la materia biológica y es muy probable que lo siga jugando. Pero, ¿puede la física llegar también a responder preguntas fundamentales de la biología? De acuerdo con el conocimiento actual, es imposible reconstruir el plano arquitectónico completo de formas complejas partiendo sólo de la información contenida en los genes. Para entender una proteína en el marco de la biología, basta con conocer la genética, que indudablemente es compatible con las leyes de la física. También hay procesos biológicos controlados por completo por las leyes físicas, como la evolución de estructuras biológicas. Alan Turing, el padre espiritual de las computadoras modernas, demostró que la morfogénesis del tejido muscular es controlada por sustancias trazadoras que surgen de forma espontánea a través de procesos físicos, como reacciones bioquímicas, autocatálisis y difusión.

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A partir de los ejemplos anteriores se muestra que los físicos pueden jugar un papel importante en la búsqueda de los principios fundamentales del funcionamiento de la materia suave, con la condición de que acepten la complejidad de los biomateriales y se enfrenten a las preguntas centrales de la biología.

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La combinación de significados de diferentes disciplinas es un desafío permanente para los estudiantes. Por ello, es posible facilitar su estudio mediante el uso de modelos sencillos que permitan comprender conceptos de manera intuitiva. Un ejemplo se observa en el estudio de la función contráctil del músculo, que requiere la integración de conocimientos diversos de física mecánica, biología y fisiología. Otro ejemplo lo representan los cambios en la actividad neuronal: a pesar de su complejidad, es ...

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