Vad är bioinformatik?

Bioinformatik är ett område som använder datorer för att lagra och analysera molekylärbiologisk information. Med hjälp av denna information i ett digitalt format kan bioinformatik sedan lösa problem med molekylärbiologi, förutsäga strukturer och till och med simulera makromolekyler. I en mer allmän mening kan bioinformatik användas för att beskriva all användning av datorer för biologiens syften, men den molekylärbiologiska specifika definitionen är överlägset den vanligaste.

I början av 2000-talet började forskare att sekvensera hela artens genom och lagra dem på datorer, vilket möjliggjorde användning av bioinformatik för att modellera och spåra ett antal fascinerande saker. En av dessa tillämpningar är att dra slutsatser om evolutionär förändring hos en art. Genom att undersöka ett genom och titta på hur det förändras över tid kan evolutionära biologer faktiskt spåra utvecklingen när den inträffar.

Den mest kända tillämpningen av bioinformatik är sekvensanalys. I sekvensanalys lagras DNA-sekvenser av olika organismer i databaser för enkel hämtning och jämförelse. Det välrapporterade Human Genome Project är ett exempel på sekvensanalys bioinformatik. Med användning av massiva datorer och olika metoder för att samla sekvenser sekvenserades hela mänskliga genomet och lagrades i en strukturerad databas.

DNA-sekvenser som används för bioinformatik kan samlas in på ett antal sätt. En metod är att gå igenom ett genom och söka igenom enskilda sekvenser för att spela in och lagra. En annan metod är att helt enkelt ta enorma mängder fragment och jämföra dem alla, hitta hela sekvenser genom att överlappa de redundanta segmenten. Den senare metoden, känd som shotgun sequencing, är för närvarande den mest populära på grund av dess lätthet och hastighet.

Genom att jämföra kända sekvenser av ett genom med specifika mutationer, kan mycket information samlas in om oönskade mutationer såsom cancer. Med den fullständiga kartläggningen av det mänskliga genomet har bioinformatik blivit mycket viktigt i cancerforskningen i hopp om ett eventuellt botemedel.

Datorer används också för att samla in och lagra bredare data om arter. Projektet Species 2000 syftar till exempel till att samla in en stor mängd information om alla arter av växter, svampar och djur på jorden. Denna information kan sedan användas för ett antal applikationer, inklusive spårning av förändringar i populationer och biomar.

Det finns många andra tillämpningar av bioinformatik, inklusive förutsäga hela proteinsträngar, lära sig hur gener uttrycker sig i olika arter och bygga komplexa modeller av hela celler. När datorkraften ökar och våra databaser med genetisk och molekylär information expanderar, kommer bioinformatikens område säkert att växa och förändras drastiskt, vilket gör att vi kan bygga modeller av otrolig komplexitet och användbarhet.