Indhold
Genomik er en gren af genetik, der studerer ændringer i stor skala i genomer af organismer. Genomik og dets underfelt af transkriptomik, der undersøger genomomfattende ændringer i RNA, der er transkribert fra DNA, undersøger mange gener en gang. Genomik kan også involvere læsning og justering af meget lange sekvenser af DNA eller RNA. Analyse og fortolkning af så store og komplekse data kræver hjælp fra computere. Den menneskelige sind, fremragende som den er, er ikke i stand til at håndtere så meget information. Bioinformatik er et hybridfelt, der samler viden om biologi og viden om informationsvidenskab, som er et underfelt inden for datalogi.
Genener indeholder en masse information
Organismernes gener er meget store. Det menneskelige genom vurderes at have tre milliarder basepar, der indeholder ca. 25.000 gener. Til sammenligning anslås det at frugtflue har 165 milliarder basepar, der indeholder 13.000 gener. Derudover er et underfelt af genomik kaldet transkriptomikundersøgelser, der gener blandt titusinder i en organisme tændes eller slukkes på et givet tidspunkt, på tværs af flere tidspunkter og flere eksperimentelle betingelser på hvert tidspunkt. Med andre ord indeholder "omics" -data store mængder information, som det menneskelige sind ikke kan forstå uden hjælp af beregningsmetoder inden for bioinformatik.
Biologiske data
Bioinformatik er vigtig for genetisk forskning, fordi genetiske data har en begrænsning. Ulemperne er biologi. Livsformer har visse adfærdsregler. Det samme gælder væv og celler, gener og proteiner. De interagerer på bestemte måder og regulerer hinanden på bestemte måder. De store, komplekse data, der genereres inden for genomik, ville ikke give mening uden den vedvarende viden om, hvordan livsformer fungerer. Data genereret af genomik kan analyseres ved hjælp af de samme metoder, der bruges af ingeniører og fysikere, der studerer finansmarkeder og fiberoptik, men at analysere dataene på en måde, der giver mening kræver kendskab til biologi. Bioinformatik blev således et uvurderligt hybrid videnfelt.
Knusende tusinder af numre
Taleknusning er en måde at sige, at man laver beregninger på. Bioinformatik er i stand til at knuse titusinder af numre på få 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. Almindelige algoritmer inkluderer funktioner som hierarkisk clustering (se Reference 3) og analyse af hovedkomponenter. 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 tusinder af bevægelige dele, opfører sig på niveauet for alle dele, der bevæger sig på én gang. Det er som at se en flok fugle flyve unisont eller en skole med fisk svømme unisont. Tidligere studerede genetikere kun et gen ad gangen. Selvom denne tilgang stadig har en utrolig mængde fortjeneste og fortsat vil gøre det, har bioinformatik gjort det muligt for nye opdagelser at blive gjort. 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.