ביולוגיה תיאורטית ומתמטית

התוכנית לתואר שני בביולוגיה תיאורטית ומתמטית מהווה צומת מרכזי בין המדעים המדויקים למדעי החיים. בעוד הביולוגיה הקלאסית מתמקדת לרוב בתצפיות ובניסויים, תחום זה שואף להבין את העקרונות העומדים בבסיס המנגנונים החיים באמצעות שפה מתמטית, אלגוריתמים ומודלים פיזיקליים. זהו תחום מרתק המנסה לפענח את חוקי הטבע הנסתרים מאחורי תופעות ביולוגיות. המסלול מתאים לבוגרי תואר ראשון במדעי החיים בעלי זיקה חזקה למתמטיקה ולמחשבים, וכן לבוגרי תארים במתמטיקה, פיזיקה או הנדסה המבקשים להשתלב בחקר עולם החי. נדרשת יכולת אנליטית גבוהה וסקרנות לחקר שאלות ביולוגיות מורכבות, החל מרמת התא הבודד והמולקולה ועד לרמת אוכלוסיות שלמות ומערכות אקולוגיות. במהלך הלימודים, הסטודנטים נחשפים לקורסים מתקדמים המשלבים מודלים דטרמיניסטיים וסטוכסטיים, תורת המשחקים בביולוגיה אבולוציונית, דינמיקה של רשתות גנטיות ומערכות עצביות. הלימודים כוללים פיתוח מודלים ממוחשבים המנסים לנבא התנהגות של מערכות ביולוגיות בתנאים משתנים, תוך שימוש בכלים מתחום הסטטיסטיקה והלמידה הממוחשבת. חלק ניכר מהתואר מוקדש לעבודת המחקר, הידועה כתזה. המחקר יכול לעסוק במגוון רחב של תחומים, כגון חקר התפשטות מגפות (אפידמיולוגיה מתמטית), אופטימיזציה של פרוטוקולים רפואיים, ניתוח רצפים גנטיים או הבנת תהליכי קבלת החלטות בקרב בעלי חיים. הסטודנטים לומדים לתרגם בעיה ביולוגית למשוואות מתמטיות ולבחון את התוצאות אל מול נתונים אמפיריים מהשטח או מהמעבדה. בוגרי המסלול משתלבים בתפקידי מפתח בתעשיית הביוטק, הפארמה וההייטק, בדגש על תחומי הביו-קונברגנס וניתוח נתונים ביולוגיים. היכולת לגשר בין הבנה ביולוגית מעמיקה לבין יכולת כמותית וחישובית נחשבת למבוקשת מאוד כיום, הן במחקר אקדמי והן בפיתוח טכנולוגיות רפואיות חדישות, תרופות מותאמות אישית ומערכות חקלאיות חכמות. בישראל, התחום תופס תאוצה בשנים האחרונות כחלק מהמגמה העולמית של מעבר לביולוגיה כמותית ודיגיטלית. מוסדות אקדמיים מובילים מציעים את המסלול לרוב במסגרת הפקולטות למדעי החיים, לעיתים בשיתוף פעולה עם המחלקות למתמטיקה או פיזיקה, מה שמאפשר לסטודנטים ליהנות מסביבת מחקר רב-תחומית המעודדת חשיבה מחוץ לקופסה.