ביולוג

רוב הביולוגים מחזיקים בתואר אקדמי בביולוגיה. רוב האוניברסיטאות בעולם, וכן מכללות רבות, מציעות לימודי תואר בוגר אוניברסיטה (תואר ראשון) בביולוגיה. הלימודים אורכים בין שלוש לארבע שנים. במדינות מסוימות, בעיקר באירופה, לא קיים תואר בוגר והתואר הנמוך ביותר שניתן להשלים בביולוגיה הוא מוסמך אוניברסיטה (תואר שני; נכון לשנת 2007 קיימת באירופה מגמה של ביטול נוהג זה והכנסה הדרגתית של תואר בוגר). לימודים ישירים לתואר שני אורכים כחמש שנים. לימודים נפרדים לתואר שני (למחזיקי תואר ראשון) אורכים כשנתיים.

בישראל מתקיימים לימודי ביולוגיה לתואר ראשון בכל האוניברסיטאות, מלבד מכון ויצמן, בו מתקיימים רק לימודים לתואר שני ומעלה בנושא.

לאחר רכישת התואר השני ניתן להמשיך ללימודי תואר דוקטור (תואר שלישי). לימודים אלו אורכים כשלוש שנים. בארצות הברית, בקנדה ובמדינות אחרות נהוג לרכוש תואר ראשון ולאחר מכן ללמוד ישירות לתואר שלישי, כשהתואר השני משולב בלימודים לתואר השלישי. זמן רכישת התואר השלישי (למחזיקי תואר ראשון) נע בין חמש לשש שנים.

כבמקצועות אחרים קיימים הבדלים מהותיים בין התארים השונים:

• בתואר בוגר מושם דגש מועט על עבודה עצמאית. הסטודנטים רוכשים ידע בסיסי ומבצעים במעבדה, במסגרת הקורסים השונים, עבודה מעשית בלתי-עצמאית; הוראות העבודה מפורטות בספר הלימוד. בסיום הלימודים נדרשת בדרך כלל כתיבת עבודת גמר.
• בתואר מוסמך נדרש הסטודנט להתמקד בתחום ספציפי בביולוגיה, אם כי בחירה זו ניתנת לשינוי בהמשך הלימודים והקריירה. בעבודת הגמר שבסיום התואר השני נדרש הסטודנט לעבוד באופן עצמאי יחסית ולכתוב תזה ברמה של מאמר בכתב-עת מדעי.
• בתואר דוקטור משתבץ הסטודנט במעבדת מחקר ומקבל נושא עליו הוא אחראי באופן בלעדי. על הסטודנט לתכנן באופן עצמאי לגמרי (אם כי תוך התייעצות בראש הצוות) את ניסוייו. בסוף הלימודים, ולעיתים במהלכם, מצופה מהסטודנט לפרסם את עבודתו במאמר אחד לפחות בכתב-עת מדעי, זאת בנוסף לכתיבת תזה מקיפה (דרישה זו משתנה ממוסד למוסד). את המחקר לתואר הדוקטור ניתן לבצע במוסדות רבים שאינם לימודיים (מכוני מחקר עצמאיים, מכונים צבאיים, בתי חולים, חברות מסחריות), אך התואר עצמו מוענק בסוף הלימודים מטעם אוניברסיטה כלשהי. קיימות תוכניות לימוד מאורגנות לתואר דוקטור באוניברסיטאות שונות, אשר אליהן ניתן להגיש מועמדות. למרות זאת, רוב הסטודנטים המעוניינים בלימודי דוקטורט פונים ישירות לראש צוות או לחוקר כשלהו העוסק בתחום הקרוב ללבם ומתעניינים באפשרות לעבודה לתואר דוקטור במעבדתו.

בשלושת הסמסטרים הראשונים (בדרך כלל) ללימודי הביולוגיה נלמדים מספר מקצועות בסיס לא-ביולוגיים. נושאי חובה אלו זהים, פחות או יותר, בכל תוכניות הלימודים באוניברסיטאות השונות. הקשר של מקצועות אלו לביולוגיה נראה בתחילה לסטודנטים רבים מעורפל, אך חיוניותם מתבררת לכל בהמשך הלימודים והקריירה המדעית:

• מתמטיקה. בלימודי מקצוע זה כחלק מלימודי הביולוגיה מבוצעת למעשה חזרה על החומר שנלמד בבית הספר התיכון ברמה של 4 או 5 יחידות לימוד. הקורסים העיקריים, ולעיתים היחידים, אליהם נדרשים סטודנטים לביולוגיה הם חשבון דיפרנציאלי ואינטגרלי וסטטיסטיקה. מתמטיקה נדרשת לשם הבנת נושאים רבים בפיזיקה ובכימיה, המהווים אף הם נושאי חובה לסטודנטים לביולוגיה. בנוסף, נושאים רבים בביולוגיה מצריכים יכולת מתמטית ניכרת, לצורך חישובים סטויכיומטריים (לשם הכנת תמיסות במעבדה, למשל) וסטטיסטיים (בכל התחומים העוסקים באוכלוסיות של יצורים חיים, כגון אקולוגיה, גנטיקה של אוכלוסיות וביולוגיה אבולוציונית; וכן בגנומיקה ובביואינפורמטיקה), למשל.
• כימיה. לימודי הכימיה לסטודנטים לביולוגיה מתקיימים ברמה גבוהה מעט מזו שב-5 יחידות לימוד בבית הספר התיכון. לימודי הכימיה מהווים תשתית לנושאים רלוונטיים יותר—כימיה אורגנית וביוכימיה—ועל כן מושם דגש מועט בלבד על כימיה אי-אורגנית ועל כימיה פיזיקלית. אין ספור נושאים בביולוגיה, במיוחד בביולוגיה מולקולרית, מצריכים רקע מוצק בכימיה. תהליכים בסיסיים רבים, כגון שעתוק, תרגום, חלוקת התא, תורשה, תסיסה, נשימה תאית ופוטוסינתזה אינם ניתנים להבנה ללא ידע בכימיה.
• כימיה אורגנית. לימודי מקצוע חיוני זה מהווים בסיס להכרת התרכובות האורגניות השונות המרכיבות את היצורים החיים: פחמימות, ליפידים, נוקלאוטידים, חלבונים, ויטמינים וקופקטורים. בלימודי הכימיה האורגנית מושם דגש על מנגנוני תגובה; נושא זה מהווה קושי ניכר לסטודנטים רבים, אך הוא חיוני להבנת דרכי פעולתם של אנזימים וכן את כל התהליכים שפורטו לעיל ("כימיה").
• ביוכימיה. לימודי מקצוע זה מהווים הרחבה של נושא הכימיה האורגנית, תוך התייחסות לתהליכים ספציפיים בעולם החי. ברוב האוניברסיטאות מושם דגש על ההיבט הביולוגי של הביוכימיה, תוך הימנעות מירידה לפרטים כימיים. שלושת הנושאים העיקריים הנלמדים במסגרת לימודי הביוכימיה הם חלבונים, אנזימים ומטבוליזם. קושי ניכר עבור סטודנטים רבים מהווה הצורך לשנן בעל-פה שמות ארוכים של תרכובות ואנזימים, מסלולים מטבוליים סבוכים ומבנים כימיים של תרכובות אורגניות.
• פיזיקה. רמתם של לימודי הפיזיקה לסטודנטים לביולוגיה משתנה באופן קיצוני בין מוסדות החינוך השונים. במספר אוניברסיטאות נלמד הנושא בשטחיות יחסית, תוך התייחסות ספציפית להיבטים הפיזיקליים בביולוגיה. מספר מוסדות דבקים בלימודי פיזיקה כלשונם, תוך נגיעה בנושאים בעלי רלוונטיות מועטה לביולוגיה, כגון מכניקת קוונטים וחלקיקים תת-אטומיים. כמעט בכל תוכנית לימוד נלמדים נושאי המכניקה והאופטיקה. נושאים רבים בביולוגיה מצריכים ידע מוצק בפיזיקה; רובם משתייכים לתחום הרחב של מדעי העצב וכן לביולוגיה של התא (מעבר חומרים דרך ממברנת התא, תנועת תאים, מכניקה של רקמות). תחום שלם מקשר בין הפיזיקה והביולוגיה: ביופיזיקה.

מספר אוניברסיטאות מציעות חלק מהנושאים שלעיל, או את כולם, כנושאים מיוחדים ללומדי ביולוגיה (לדוגמה, "פיזיקה לביולוגים"). בקורסים אלו מושם דגש על הקשר בין הנושא ובין הביולוגיה, תוך הימנעות מפירוט יתר אשר חיוני ללומדי המקצוע עצמו בלבד (פיזיקה, בדוגמה שלעיל).

באוניברסיטאות רבות קיימים נושאים לא-ביולוגיים נוספים כחלק מלימודי הבסיס: מדעי המחשב; כתיבה וקריאה מדעית; כלכלה ומנהל עסקים. בתחילת המאה ה-21 קיימת מגמה של שילוב מקצועות אלו, אשר חיוניים, לדעת רבים, להשתלבות מוצלחת בעולם המדע.

במקביל ללימודים שפורטו לעיל מתחיל הסטודנט כבר מהסמסטר הראשון בלימודי ביולוגיה, למרות שנושאים רבים דורשים רקע לא-ביולוגי שעדיין חסר. בתחילה נדמים הנושאים לסטודנטים רבים כמנותקים מאוד האחד מהשני; במרוצת הסמסטרים מתבהרת התמונה הכוללת והקשר האמיץ בין הנושאים.

שני התחומים הראשונים הנלמדים ברוב התוכניות הם ביולוגיה של התא וגנטיקה. בגנטיקה מושם דגש על גנטיקה קלאסית, תורשה ותורתו של גרגור מנדל. נושאים מתקדמים, כגון אפיגנטיקה וגנומיקה, נלמדים בשלב מאוחר יותר. במספר תוכניות לימוד, בעיקר כאלו המתמקדות בביוטכנולוגיה, מהווה ההיסטולוגיה אחד ממקצועות הבסיס.

לאחר לימוד הקורסים הבסיסיים שפורטו לעיל עובר הדגש ללימוד הביולוגיה ברמת הייצור השלם. הסטודנט נדרש לקורסים בזואולוגיה, בוטניקה, מיקרוביולוגיה ופיזיולוגיה (בחלק מתוכניות הלימוד, במיוחד בביולוגיה טכנית ותעשייתית, מושמטים לימודי הצומח כליל). במסגרת לימודי הזואולוגיה, אך לעיתים כקורס נפרד, נלמדת הפיזיולוגיה של האדם עם נגיעה בנושאים רפואיים.

במקביל לומד הסטודנט עשרות שיטות ביולוגיות המשמשות במחקר. חלק מהשיטות נלמד במסגרת הקורסים השונים; מספר תוכניות לימוד מציעות קורסים נפרדים לשיטות ("אנליזה אינסטרומנטלית", "שיטות חלבונים").

העבודה הביולוגית טומנת בחובה מספר סיכונים, אך שמירה על כללי זהירות ובטיחות מפרי הניסיון מבטיחה הימנעות מתאונות עבודה אפשריות:

 

• חומרים מסוכנים. שימוש בכימיקלים שכיח במיוחד בביולוגיה המולקולרית ובביוכימיה. תרכובות שונות משמשות, בין השאר, לטיהור חומצות גרעין וחלבונים, לצביעה של דוגמיות לשם צפייה במיקרוסקופ, להרס של תאים ולהכנת בופרים. בין התרכובות המסוכנות השכיחות במעבדה ניתן למנות אתידיום ברומיד (משמש באלקטרופורזה), דימתיל סולפוקסיד (DMSO; משמש להחדרת תרכובות שונות לתאים), אנטיביוטיקות (בעבודה עם חיידקים), אתיל מתאן סולפונט (EMS; משמש ליצירת מוטציות בחומר התורשתי), חומצת מימן כלורי ונתרן הידרוקסידי (להכנת בופרים).
• רדיואקטיביות. זאת משמשת לסימון של אטומים ומולקולות לשם הבחנה קלה בהם ולשם מעקב אחר מסלול מסוים בו הם עוברים (מסלול מטבולי, למשל). הרדיואקטיביות הפכה כיום לחלק בלתי-נפרד ממחקרים רבים בביולוגיה. מכוני מחקר גדולים מקצים מעבדות נפרדות לעבודה ברדיואקטיביות, אך במעבדות קטנות מסתפקים בהקצאת שולחן עבודה נפרד למטרה זו. תרכובות רדיואקטיביות נראות ככל תרכובת אחרת (נוזל שקוף, בדרך כלל), כך שלא ניתן לראותן במקרה של זיהום. לשם כך משתמשים במד קרינה; חוסר-הקפדה על שימוש במכשיר זה מביא מדי פעם לזיהומים נרחבים ולסגירה של מעבדות שלמות למשך ימים ארוכים, עד לסילוק הזיהום.
• קרינת על-סגול (UV). קרינה זו משמשת לצפייה בחומצות גרעין באמצעות אלקטרופורזה בג'ל, וכן לסימון של מולקולות בתא, בדומה לסימון הנעשה בחומרים רדיואקטיביים. חשיפה קצרה לקרינת UV אינה מסוכנת, אך חשיפה ממושכת מסוכנת לעיניים, גורמת לכאבי ראש וסחרחורות ועלולה לגרום למוטציות בחומר התורשתי של החוקר, מוטציות אשר עשויות להוביל לסרטן.

 

• פתוגנים ובעלי חיים. אחד מנושאי המחקר העיקריים בביולוגיה הוא מחלות זיהומיות. מחקר בחיידקים, בנגיפים ובמיקרואורגניזמים אחרים הביא בנוסף לתגליות רבות בגנטיקה מולקולרית ובביולוגיה של התא, תגליות אשר אינן קשורות למחלות באופן ישיר. שימוש במיקרואורגניזמים נעשה בתחומי המיקרוביולוגיה, האימונולוגיה, והפתולוגיה. סוג המיקרואורגניזמים המשמשים במעבדה הוא הקריטריון הראשי להגדרת "רמת הבטיחות" של המעבדה. מעבדות החוקרות פתוגנים קטלניים (HIV, אבולה, חיידק הדיפתריה) מאובטחות כאזור צבאי סגור. בנוסף, ניסויים רבים נעשים בבעלי חיים. מספר בעלי חיים, במיוחד הגדולים שבהם, עשויים להוות סיכון לחוקר ודורשים התנהלות זהירה ואמצעי בטיחות. בכל מעבדה המחזיקה בעלי חיים ננשכים בכל שנה מספר חוקרים; הבעיה מחמירה אם בעל החיים הנושך מודבק בפתוגן כלשהו.
• פגיעה מכנית. במעבדה מכשירים רבים בעלי חלקים נעים. המכשירים החדישים כוללים אמצעי אבטחה רבים המקטינים משמעותית את הסיכוי לפגיעה. למרות זאת, חוסר זהירות גורם מדי פעם לתאונות. מכשירים מסוכנים לדוגמה: צנטריפוגה, מיקרוטום, אינקובטור נע (משמש לגידול תרביות נוזליות של מיקרואורגניזמים), מזרקים, משאבות ואקום, מיקרוגל (משמש להרתחת נוזלים; תאונה שכיחה יחסית במעבדות נגרמת מהרתחת-יתר של נוזל בבקבוק זכוכית סגור, דבר הגורם לפיצוץ), אוטוקלאב (משמש לעיקור כלים וביגוד בטמפרטורה ולחץ גבוהים).
• שרפות. תהליכים רבים בביולוגיה מצריכים חימום והרתחת נוזלים. בנוסף משמשים מבערים לעיקור (השמדת מיקרואורגניזמים). הדבר שכיח בעת הכנת צלחות אגר לגידול מיקרואורגניזמים. עיקור מוט המתכת המשמש למריחת התרבית על הצלחת מתבצע באמצעות טבילתו באתנול ומיד לאחר מכן שריפתו בלהבת אש. מדענים מתחילים רבים מבלבלים את סדר הפעולות, חושפים את המוט ללהבת האש ולאחר מכן טובלים אותו באתנול הדליק, דבר הגורם מיידית לשרפה.

מיזמי קרן ויקימדיה
ערך מילוני בוויקימילון: ביולוג
תמונות ומדיה בוויקישיתוף: ביולוג

•   ביולוגים, דף שער בספרייה הלאומית