علم الفيروسات

علم الفيروسات الفيزيائي هو فرع من فروع الفيزياء الحيوية ، حيث تُطبَّق المفاهيم النظرية والتقنيات التجريبية للفيزياء لدراسة الآليات والديناميكيات التي تحرك التفاعلات بين الفيروسات والخلايا. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}

يركز البحث في علم الفيروسات الفيزيائي عادةً على تحديد البنية الفيزيائية والخصائص التركيبية للفيروسات، وديناميكيات تجميعها وتفكيكها، وحركية تكاثرها خلال فترة العدوى، وظهور وتطور السلالات المختلفة. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}

يهدف هذا الجهد المشترك إلى وضع مجموعة من النماذج (أو المعادلات أو القوانين) التي تصف كميًا تفاصيل جميع العمليات المتضمنة في العدوى الفيروسية بدقة تنبؤية عالية. إن امتلاك فهم كمي للفيروسات من شأنه أن يُسهم في ترشيد تطوير استراتيجيات الوقاية من العدوى الفيروسية أو توجيهها أو السيطرة عليها، بل ويمكن استخدامه أيضًا لاستغلال عمليات الفيروس وتوظيفه في مجالات مثل علوم النانو والمواد والتقنيات الحيوية.

تقليديًا، كانت التجارب الحيوية والمخبرية هي الطريقة الوحيدة لدراسة العدوى الفيروسية. يعتمد هذا النهج، الذي يستخلص المعرفة بناءً على الملاحظات التجريبية فقط، على افتراضات بديهية (مثل: ارتفاع عدد الفيروسات يعني فيروسًا أكثر قدرة على البقاء). غالبًا ما تبقى هذه الافتراضات دون اختبار نظرًا لصعوبة التحكم في مكونات هذه الأنظمة المعقدة دون التأثير على المكونات الأخرى. مع ذلك، فإن استخدام النماذج الرياضية والمحاكاة الحاسوبية لوصف هذه الأنظمة يُتيح تفكيك النظام التجريبي إلى مكوناته الفردية وتحديد كيفية تفاعل هذه المكونات لتكوين العدوى التي نلاحظها.

تتداخل فيزياء الفيروسات بشكل كبير مع مجالات أخرى. فعلى سبيل المثال، يُعدّ نمذجة ديناميكيات الأمراض المعدية موضوعًا بحثيًا شائعًا في الرياضيات، لا سيما في الرياضيات التطبيقية أو البيولوجيا الرياضية . وبينما ركزت معظم جهود النمذجة في الرياضيات على توضيح ديناميكيات انتشار الأمراض المعدية على المستوى الوبائي (من شخص لآخر)، يُجرى أيضًا عمل مهم على المستوى الخلوي (من خلية إلى أخرى). وتركز فيزياء الفيروسات بشكل شبه حصري على مستوى الخلية الواحدة أو الخلايا المتعددة، مستخدمةً النماذج الفيزيائية لحل الديناميكيات الزمنية والمكانية لانتشار العدوى الفيروسية داخل مزرعة خلوية (في المختبر)، أو عضو (خارج الجسم الحي أو داخله)، أو كائن حي كامل (داخل الجسم الحي).