Che cos'è la bioinformatica?
La bioinformatica è un campo che utilizza i computer per archiviare e analizzare informazioni biologiche molecolari. Utilizzando queste informazioni in un formato digitale, la bioinformatica può quindi risolvere i problemi della biologia molecolare, prevedere le strutture e persino simulare le macromolecole. In un senso più generale, la bioinformatica può essere usata per descrivere qualsiasi uso dei computer ai fini della biologia, ma la definizione specifica di biologia molecolare è di gran lunga la più comune.
All'inizio del 21 ° secolo, gli scienziati hanno iniziato a sequenziare i genomi di intere specie e a memorizzarli su computer, consentendo l'uso della bioinformatica per modellare e tracciare una serie di cose affascinanti. Una di queste applicazioni è dedurre il cambiamento evolutivo in una specie. Esaminando un genoma e osservando come cambia nel tempo, i biologi evoluzionisti possono effettivamente tracciare l'evoluzione nel momento in cui si verifica.
L'applicazione più nota della bioinformatica è l'analisi della sequenza. Nell'analisi delle sequenze, le sequenze di DNA di vari organismi sono archiviate in database per un facile recupero e confronto. Il ben documentato Human Genome Project è un esempio di bioinformatica dell'analisi di sequenza. Utilizzando enormi computer e vari metodi per raccogliere sequenze, l'intero genoma umano è stato sequenziato e archiviato in un database strutturato.
Le sequenze di DNA utilizzate per la bioinformatica possono essere raccolte in diversi modi. Un metodo è passare attraverso un genoma e cercare singole sequenze da registrare e archiviare. Un altro metodo è semplicemente quello di prendere enormi quantità di frammenti e confrontarli tutti, trovando intere sequenze sovrapponendo i segmenti ridondanti. Quest'ultimo metodo, noto come sequenziamento del fucile da caccia, è attualmente il più popolare per la sua facilità e velocità.
Confrontando sequenze note di un genoma con mutazioni specifiche, è possibile raccogliere molte informazioni su mutazioni indesiderabili come i tumori. Con la mappatura completa del genoma umano, la bioinformatica è diventata molto importante nella ricerca sui tumori nella speranza di un'eventuale cura.
I computer vengono anche utilizzati per raccogliere e archiviare dati più ampi sulle specie. Il progetto Species 2000, ad esempio, mira a raccogliere una grande quantità di informazioni su ogni specie di pianta, fungo e animale sulla terra. Queste informazioni possono quindi essere utilizzate per una serie di applicazioni, incluso il rilevamento dei cambiamenti nelle popolazioni e nei biomi.
Esistono molte altre applicazioni della bioinformatica, tra cui la previsione di interi filamenti di proteine, l'apprendimento di come i geni si esprimono in varie specie e la costruzione di modelli complessi di intere cellule. Con l'aumentare della potenza di calcolo e l'espansione dei nostri database di informazioni genetiche e molecolari, il regno della bioinformatica crescerà e cambierà drasticamente, permettendoci di costruire modelli di incredibile complessità e utilità.