Hvorfor er bioinformatik vigtig i genetisk forskning?

Genomics er en gren af ​​genetik, der studerer storskala forandringer i organismernes genom. Genomics og dens subfelt af transcriptomics, som studerer genomgående ændringer i RNA'et, der transkriberes fra DNA, studerer mange gener en gang. Genomics kan også involvere læsning og tilpasning af meget lange sekvenser af DNA eller RNA. Analyse og tolkning af sådanne omfattende, komplekse data kræver brug af computere. Det menneskelige sind, fantastisk som det er, er ude af stand til at håndtere denne meget information. Bioinformatik er et hybridfelt, der samler viden om biologi og viden om informationsvidenskab, som er en del af datalogi.

Genomer indeholder en masse information

Organers genomer er meget store. Det menneskelige genom er anslået at have tre milliarder basepar, der indeholder ca. 25.000 gener. Til sammenligning anslås frugtflugten at have 165 mia. Basepar, der indeholder 13.000 gener. Derudover tæller et underfelt af genomik, der kaldes transcriptomics, hvilke gener, blandt titusinderne i en organisme, tændes eller slukkes på et givet tidspunkt på tværs af flere tidspunkter og flere forsøgsbetingelser på hvert tidspunkt. Med andre ord indeholder "omics" -data store mængder information, som det menneskelige sind ikke kan forstå uden hjælp af beregningsmetoder i bioinformatik.

Biologiske data

Bioinformatik er vigtig for genetisk forskning, fordi genetisk forskning data har en sammenhæng. Konteksten er biologi. Livsformer har visse regler for adfærd. Det samme gælder for væv og celler, gener og proteiner. De interagerer på bestemte måder og regulerer hinanden på visse måder. De omfattende, komplekse data, der genereres i genomics, ville ikke give mening uden den kontekstuelle viden om, hvordan livsformer fungerer. De data, der genereres af genomics, kan analyseres efter samme metoder som ingeniører og fysikere, der studerer finansielle markeder og fiberoptik, analyserer dataene på en måde, der giver mening kræver viden om biologi. Således blev bioinformatik et uvurderligt hybridfelt af viden.

Knus tusindvis af tal

Nummerknusning er en måde at sige, at man laver beregninger. Bioinformatik er i stand til at knuse titusindvis af tal om et par minutter, afhængigt af hvor hurtigt computeren kan behandle oplysninger. Omics forskning bruger computere til at køre algoritmer - matematiske beregninger - i stor skala for at finde mønstre i store datasæt. Fælles algoritmer omfatter funktioner som hierarkisk clustering (Se Reference 3) og hovedkomponentanalyse. Begge er teknikker til at finde forhold mellem prøver, der har mange faktorer i dem. Dette svarer til at bestemme, om visse etniske grupper er mere almindelige mellem to sektioner i en telefonbog: efternavne, der starter med en A versus efternavne, der starter med en B.

Systembiologi

Bioinformatik har gjort det muligt at studere, hvordan et system, der har tusindvis af bevægelige dele opfører sig på niveauet af alle de dele, der bevæger sig på en gang. Det er som at se en flok fugle flyve sammen eller en skole med fisk svømmer i fællesskab. Tidligere studerede genetikere kun ét gen ad gangen. Selvom denne tilgang stadig har en utrolig stor fortjeneste og vil fortsætte med at gøre det, har bioinformatik tilladt nye opdagelser. Systembiologi er en tilgang til at studere et biologisk system ved at kvantificere flere bevægelige dele, som at studere den kollektive hastighed af forskellige lommer af fugle, der flyver som en stor svingende flok.