生物物理是相当跨领域的研究范畴,联系生物与物理两门基础科学。生物物理学家应用物理工具、量化方法与理论基础研究生物系统中的现象,而这些主题囊括分子、细胞到个体行为等尺度 [1]。事实上,从上世纪的 DNA 分子结构、神经电生理学到生物造影技术,这些重要的研究发展都与生物物理有关。今年的诺贝尔化学奖更是颁发给冷冻电子显微镜(cryo-electron microscopy cryo-EM)的研究者,表扬此技术对了解生物分子结构的贡献 [2],再再显示生物物理研究的科学贡献。

本月份的 Investigator 小新闻包含 cryo-EM 的回顾与近期发展、讯息理论在生物系统中的应用、以及物理因子对细胞行为与发育的影响等主题。cryo-EM 方面,将报导今年诺贝尔奖得主 Joachim Frank 于年初撰写的文章,包含此技术的沿革与发展方向,而近期的结构生物学研究中,钾离子通道的开合结构与动态、染色质于细胞分裂时的 3D 超微结构等发现也应用了 cryo-EM 技术。除了物质与能量的流动,“资讯”的传输也是生物学重要的课题,我们回顾讯息理论、统计力学对生物网络与集体行为的描述,并报导以讯息理论分析动物行为的量化研究。化学成分以外,事实上物理因子也显著影响生物现象,从海马方形尾巴的生物力学分析、微观环境中物理因子对干细胞命运的影响到细菌分裂时的细胞大小调控,这些细胞与个体层级的研究显示生物物理跨尺度的特性。

生物物理作为基础研究之外,亦是许多生物技术的根基,例如分子结构对蛋白质工程与制药的助益、生物芯片与微流道的开发、生物造影技术在检验医学上的应用。近期的生物物理学也不仅止于物理“工具”在生物学中的应用,而试图纳入据预测性的理论、系统性地了解生物现象 [34]。相信生物与物理这两门看似相当不同的学科在持续交流、合作能继续带动丰富的科学进展。

台大生科系毕业,目前于普林斯顿大学攻读博士班。研究领域为系统与计算神经科学,也对生物物理、 系统生物学与复杂系统感兴趣。大学至UCLA暑期实习、于复旦大学研究交流、硕士班研究于中研院物理所。大学时期推动系学会学术活动、撰写科普文章,希望对跨领域合作、科普知识的推广尽一份心力。期待持续在Investigator社群结识志同道合的朋友,推广学术讯息、分享研究经验的过程中互相学习。