Co to jest Bioinformatyka?
Bioinformatyka to dziedzina, w której komputery przechowują i analizują molekularne informacje biologiczne. Wykorzystując te informacje w formacie cyfrowym, bioinformatyka może następnie rozwiązywać problemy biologii molekularnej, przewidywać struktury, a nawet symulować makrocząsteczki. W bardziej ogólnym znaczeniu bioinformatyki można użyć do opisania dowolnego wykorzystania komputerów do celów biologii, ale definicja specyficzna dla biologii molekularnej jest zdecydowanie najbardziej powszechna.
Na początku XXI wieku naukowcy rozpoczęli sekwencjonowanie genomów całego gatunku i przechowywanie ich na komputerach, umożliwiając wykorzystanie bioinformatyki do modelowania i śledzenia wielu fascynujących rzeczy. Jednym z tych zastosowań jest wnioskowanie o ewolucyjnej zmianie gatunku. Badając genom i obserwując, jak zmienia się on w czasie, biolodzy ewolucyjni mogą faktycznie śledzić ewolucję w miarę jej występowania.
Najbardziej znanym zastosowaniem bioinformatyki jest analiza sekwencji. W analizie sekwencji sekwencje DNA różnych organizmów są przechowywane w bazach danych w celu łatwego wyszukiwania i porównywania. Dobrze zgłoszony Human Genome Project to przykład bioinformatyki analizy sekwencji. Za pomocą ogromnych komputerów i różnych metod zbierania sekwencji cały ludzki genom został zsekwencjonowany i zapisany w ustrukturyzowanej bazie danych.
Sekwencje DNA wykorzystywane w bioinformatyce można gromadzić na wiele sposobów. Jedną z metod jest przejście przez genom i poszukiwanie pojedynczych sekwencji do zarejestrowania i przechowywania. Inną metodą jest po prostu złapanie ogromnej ilości fragmentów i porównanie ich wszystkich, znalezienie całych sekwencji poprzez nakładanie się na zbędne segmenty. Ta ostatnia metoda, znana jako sekwencjonowanie strzelb, jest obecnie najbardziej popularna ze względu na łatwość i szybkość.
Porównując znane sekwencje genomu ze specyficznymi mutacjami, można uzyskać wiele informacji na temat niepożądanych mutacji, takich jak nowotwory. Po zakończeniu mapowania ludzkiego genomu bioinformatyka stała się bardzo ważna w badaniach nad nowotworami w nadziei na ostateczne wyleczenie.
Komputery są również wykorzystywane do gromadzenia i przechowywania szerszych danych o gatunkach. Na przykład projekt Species 2000 ma na celu zebranie dużej ilości informacji o wszystkich gatunkach roślin, grzybów i zwierząt na ziemi. Informacje te można następnie wykorzystać do wielu zastosowań, w tym do śledzenia zmian w populacjach i biomach.
Istnieje wiele innych zastosowań bioinformatyki, w tym przewidywanie całych nici białkowych, uczenie się, jak geny wyrażają się u różnych gatunków i budowanie złożonych modeli całych komórek. Wraz ze wzrostem mocy obliczeniowej i rozszerzaniem się naszych baz danych genetycznych i molekularnych dziedzina bioinformatyki z pewnością będzie się powiększać i zmieniać drastycznie, co pozwoli nam budować modele o niewiarygodnej złożoności i użyteczności.