Wat is bio-informatica?
Bioinformatica is een veld dat computers gebruikt om moleculair biologische informatie op te slaan en te analyseren. Door deze informatie in een digitaal formaat te gebruiken, kan bio-informatica vervolgens problemen van moleculaire biologie oplossen, structuren voorspellen en zelfs macromoleculen simuleren. In meer algemene zin kunnen bio-informatica worden gebruikt om elk gebruik van computers voor biologiedoeleinden te beschrijven, maar de specifieke definitie van moleculaire biologie is veruit de meest voorkomende.
Aan het begin van de 21ste eeuw begonnen wetenschappers de genomen van hele soorten te sequencen en op te slaan op computers, waardoor bio-informatica kon worden gebruikt om een aantal fascinerende dingen te modelleren en te volgen. Een van deze toepassingen is het afleiden van evolutionaire verandering in een soort. Door een genoom te onderzoeken en te kijken hoe het in de loop van de tijd verandert, kunnen evolutionaire biologen de evolutie volgen zoals deze zich voordoet.
De meest bekende toepassing van bio-informatica is sequentie-analyse. Bij sequentie-analyse worden DNA-sequenties van verschillende organismen opgeslagen in databases voor eenvoudig terugvinden en vergelijken. Het goed gerapporteerde Human Genome Project is een voorbeeld van bio-informatica van sequentieanalyse. Met behulp van enorme computers en verschillende methoden om sequenties te verzamelen, werd het hele menselijke genoom gesequenced en opgeslagen in een gestructureerde database.
DNA-sequenties die worden gebruikt voor bio-informatica kunnen op een aantal manieren worden verzameld. Een methode is om door een genoom te gaan en afzonderlijke sequenties te zoeken om op te nemen en op te slaan. Een andere methode is om eenvoudig grote hoeveelheden fragmenten te pakken en ze allemaal te vergelijken, waarbij hele reeksen worden gevonden door de overtollige segmenten te overlappen. De laatste methode, bekend als shotgun-sequencing, is momenteel de meest populaire vanwege zijn gemak en snelheid.
Door bekende sequenties van een genoom te vergelijken met specifieke mutaties, kan veel informatie worden verzameld over ongewenste mutaties zoals kankers. Met de voltooide afbeelding van het menselijk genoom is bio-informatica erg belangrijk geworden bij het onderzoek naar kankers in de hoop op een uiteindelijke genezing.
Computers worden ook gebruikt om bredere gegevens over soorten te verzamelen en op te slaan. Het Species 2000-project heeft bijvoorbeeld als doel een grote hoeveelheid informatie te verzamelen over elke plantensoort, schimmel en dier op aarde. Deze informatie kan vervolgens worden gebruikt voor een aantal toepassingen, inclusief het volgen van veranderingen in populaties en biomen.
Er zijn veel andere toepassingen van bio-informatica, waaronder het voorspellen van hele eiwitstrengen, leren hoe genen zich in verschillende soorten tot expressie brengen en het bouwen van complexe modellen van hele cellen. Naarmate de rekenkracht toeneemt en onze databases met genetische en moleculaire informatie uitbreiden, zal het rijk van bio-informatica zeker groeien en drastisch veranderen, waardoor we modellen van ongelooflijke complexiteit en bruikbaarheid kunnen bouwen.