Co je to bioinformatika?

Bioinformatika je pole, které používá počítače k ​​ukládání a analýze molekulárně biologických informací. Použitím této informace v digitálním formátu může bioinformatika řešit problémy molekulární biologie, předpovídat struktury a dokonce simulovat makromolekuly. Obecněji lze bioinformatiku použít k popisu jakéhokoli použití počítačů pro účely biologie, ale specifická definice molekulární biologie je zdaleka nejběžnější.

Na začátku 21. století začali vědci sekvencovat genomy celého druhu a ukládat je do počítačů, což umožnilo použití bioinformatiky k modelování a sledování řady fascinujících věcí. Jednou z těchto aplikací je odvození evoluční změny druhu. Zkoumáním genomu a sledováním, jak se v průběhu času mění, mohou evoluční biologové skutečně sledovat vývoj, jak k němu dochází.

Nejznámější aplikací bioinformatiky je sekvenční analýza. Při sekvenční analýze jsou DNA sekvence různých organismů ukládány do databází pro snadné vyhledávání a porovnání. Dobře popsaný projekt Human Genome Project je příkladem bioinformatiky sekvenční analýzy. Použitím masivních počítačů a různých metod sběru sekvencí byl celý lidský genom sekvenován a uložen do strukturované databáze.

DNA sekvence používané pro bioinformatiku lze shromáždit mnoha způsoby. Jednou z metod je procházet genomem a hledat jednotlivé sekvence k záznamu a uložení. Další metodou je jednoduše chytit obrovské množství fragmentů a porovnat je všechny, najít celé sekvence překrýváním redundantních segmentů. Druhá metoda, známá jako brokovnice, je v současné době nejoblíbenější díky své snadnosti a rychlosti.

Porovnáním známých sekvencí genomu se specifickými mutacemi lze získat mnoho informací o nežádoucích mutacích, jako jsou rakoviny. Po dokončení mapování lidského genomu se bioinformatika stala velmi důležitou ve výzkumu rakoviny v naději, že dojde k vyléčení.

Počítače se také používají ke shromažďování a ukládání širších údajů o druzích. Cílem projektu Druh 2000 je například shromáždit velké množství informací o každém druhu rostliny, houby a zvířete na Zemi. Tyto informace pak mohou být použity pro řadu aplikací, včetně sledování změn v populacích a biomesích.

Existuje mnoho dalších aplikací bioinformatiky, včetně předpovídání celých proteinových řetězců, učení, jak se geny exprimují v různých druzích, a vytváření komplexních modelů celých buněk. Jak se zvyšuje výpočetní výkon a rozšiřují se naše databáze genetických a molekulárních informací, oblast bioinformatiky se jistě bude výrazně rozvíjet a měnit, což nám umožní vytvářet modely neuvěřitelné složitosti a užitečnosti.