William Bialek, professor da Universidade de Princeton, discute as transformações dessa área

O que têm em comum a maneira como proteínas assumem formas específicas dentro das células, o desenvolvimento de um embrião e o comportamento coletivo de pássaros? De acordo com o físico teórico William Bialek, professor da Universidade de Princeton, nos Estados Unidos, esses temas podem ser investigados a partir de um mesmo esforço científico: aplicar as ferramentas da física à compreensão de sistemas vivos. Em entrevista, o pesquisador explicou o campo da física biológica, suas aplicações e novos desafios enfrentados pela área.

Bialek esteve recentemente no Brasil como um dos palestrantes da “Escola de Física Biológica em escalas: transições de fase”, realizada entre 12 e 23 de janeiro de 2026 pelo Centro Internacional de Física Teórica/Instituto Sul-americano para Pesquisa Fundamental (ICTP-SAIFR), do qual ele integra o Conselho Científico. O centro é vinculado ao Instituto de Física Teórica (IFT) da Unesp. 

Segundo o pesquisador, predominava durante a sua formação a ideia de que procurar uma física teórica da vida era perda de tempo, posicionamento que refletia barreiras científicas e culturais. “Em parte, era uma afirmação científica real, de que não parecia ser o momento certo para fazer isso, e em parte era uma afirmação sociológica: as pessoas tinham culturas diferentes e tinham dificuldade em encontrar uma forma de conversar entre si”, afirmou.

Esse cenário começou a mudar com o avanço no estudo de sistemas complexos e quando novas tecnologias experimentais permitiram observar processos biológicos em níveis de detalhe inéditos. Para ele, o progresso não veio como resultado de um único marco histórico, mas de um processo gradual, que combinou ousadia intelectual, melhorias técnicas e transformações dentro da própria comunidade científica. “Acho interessante porque parte disso é a coragem de tentar coisas novas. Olhava-se para um sistema que era muito complexo e pensava-se: ‘não, eu não quero fazer isso, é difícil demais’. Então algumas pessoas simplesmente foram mais corajosas e tentaram mesmo assim”, disse.

Um dos focos de pesquisa do professor está em entender como embriões se organizam com extrema precisão em poucas horas. Ele usa como modelo larvas de moscas, que passam de uma única célula a um organismo funcional em apenas um dia. “Quando uma mosca põe um ovo, de forma surpreendente, a pequena larva consegue se mover sozinha apenas 24 horas depois”, explicou. Segundo o físico, o processo começa ainda mais cedo: “se você observar três horas depois de o ovo ser colocado, se souber como olhar, você já consegue ver uma espécie de plano básico da estrutura do corpo sendo escrito”.

O objetivo de Bialek e seus companheiros de pesquisa é medir quanta informação está envolvida nas decisões celulares e por que a evolução favoreceu sistemas que reproduzem estruturas sempre com a mesma precisão. Esse grau de organização extrema, observa, é o que mais desafia a física. “Porque muitas vezes pensamos que a biologia é meio bagunçada e complicada. Mas então vemos esses comportamentos extremamente definidos e ‘limpos’”, ressaltou, concluindo que: “Não seria surpreendente se fosse bagunçado. O surpreendente é que seja tão preciso”. 

Novas tecnologias e limites

Embora parte da pesquisa em física biológica pareça abstrata, William Bialek destacou que seus efeitos são vistos cotidianamente. Um exemplo é a evolução dos exames médicos por imagem. “Dentro dessa caixa há um dispositivo que os físicos desenvolveram para fazer experimentos com raios-X uma geração atrás”, explicou, ao comentar a substituição dos antigos filmes fotográficos por detectores digitais usados hoje em hospitais. 

No campo da inteligência artificial, mencionou o AlphaFold, sistema capaz de prever a estrutura de proteínas a partir da composição química que ela possui. “Agora, você pode simplesmente perguntar ao AlphaFold qual será a estrutura dessa proteína, e provavelmente estará correto”, destacou. Para o físico, essa capacidade de treinar redes neurais ou usar sistemas de IA pré-treinados para analisar dados também muda o tipo de pergunta que os cientistas podem fazer. 

Apesar disso e mesmo com as vantagens, fez um alerta: automatizar tarefas não equivale a produzir compreensão científica. “O fato de eu conseguir fazer um sistema de inteligência artificial fazer algo por mim significa que eu entendo o que está acontecendo? E acho que a resposta curta é: não”, declarou. 

Horizontes

Com entusiasmo evidente, Bialek acredita que a física biológica deve ganhar ainda mais espaço nas próximas décadas, não como substituta de outras áreas, mas como uma ponte entre diferentes tradições científicas. Ele observa que sua própria trajetória acompanha essa transformação ao pontuar que sua “vida científica acompanhou a transição do campo, que passou de algo meio indefinido, na fronteira entre física e biologia, para algo que hoje, pelo menos em parte, realmente parece fazer parte da física”.

A empolgação do pesquisador também aparece ao falar sobre as novas gerações. Segundo ele, o futuro da área depende não apenas de avanços tecnológicos, mas da formação de cientistas dispostos a enfrentar a complexidade e dialogar entre campos distintos. “Eu me sinto privilegiado porque nós continuamos a receber estudantes brilhantes, e eles acham isso empolgante”, disse. Esse interesse renovado, acredita, indica que a física biológica ainda tem um longo caminho de descobertas pela frente.

Escola em Física Biológica em Escalas

Com duas semanas de duração, a escola contou, além das aulas de William Bialek sobre a física estatística de redes biológicas, com aulas do professor Mauro Copelli (UFPE) sobre criticidade cerebral; de Patricia Bassereau (Instituto Curie, França) sobre biomembranas; de Christoph Weber (Universidade de Augsburg, Alemanha) sobre gotículas ativas na biologia celular; e de Juan Carlos Rocha (Centro de Resiliência de Estocolmo, Suécia) sobre transições críticas em ecossistemas. O evento reuniu 51 participantes entre estudantes de graduação, pós-graduação e pesquisadores de sete países dos continentes americano, asiático e europeu interessados em compreender transições de fase em sistemas vivos, de moléculas e organelas até organismos e ecossistemas. 

Sobre o ICTP-SAIFR

O Instituto Sul-Americano para Pesquisa Fundamental (ICTP-SAIFR) é um centro internacional na cidade de São Paulo criado por meio de uma colaboração entre o Centro Internacional de Física Teórica (ICTP) na Itália, o IFT-Unesp e a Fapesp. Suas atividades incluem pesquisa em Física Teórica e suas aplicações, bem como escolas e workshops para alunos de pós-graduação e pesquisadores. O ICTP-SAIFR também promove divulgação científica e ações de extensão junto a professores e estudantes de Ensino Médio e público geral. Mais informações sobre os projetos desenvolvidos estão disponíveis no site ictp-saifr.org.