Obsah
Genomika je odvetvie genetiky, ktoré študuje veľké zmeny v genómoch organizmov. Genomika a jej podpolie transkriptomiky, ktoré študujú genómové zmeny v RNA, ktorá je transkribovaná z DNA, študuje mnoho génov raz. Genomika môže tiež zahŕňať čítanie a vyrovnávanie veľmi dlhých sekvencií DNA alebo RNA. Analýza a interpretácia takýchto rozsiahlych a komplexných údajov si vyžaduje pomoc počítačov. Ľudská myseľ, vynikajúca tak, ako je, nie je schopná zvládnuť toľko informácií. Bioinformatika je hybridné pole, ktoré spája poznatky z biológie a poznatky z informačnej vedy, ktorá je podoblasťou informatiky.
Genomy obsahujú veľa informácií
Genomy organizmov sú veľmi veľké. Odhaduje sa, že ľudský genóm má tri miliardy párov báz, ktoré obsahujú asi 25 000 génov. Na porovnanie sa odhaduje, že ovocná muška má 165 miliárd bázových párov, ktoré obsahujú 13 000 génov. Okrem toho je podpolí genomiky nazývané transkriptomické štúdie, pri ktorých sa gény medzi desiatkami tisíc v organizme zapínajú alebo vypínajú v danom čase, vo viacerých časových bodoch a viacerých experimentálnych podmienkach v každom časovom bode. Inými slovami, údaje „omics“ obsahujú obrovské množstvo informácií, ktoré ľudská myseľ nemôže pochopiť bez pomoci výpočtových metód v bioinformatike.
Biologické údaje
Bioinformatika je dôležitá pre genetický výskum, pretože genetické údaje majú kon. Kon je biologia. Formy života majú určité pravidlá správania. To isté platí pre tkanivá a bunky, gény a proteíny. Určitým spôsobom interagujú a určitým spôsobom sa regulujú. Rozsiahle a komplexné údaje, ktoré sa generujú v genomike, by nemali zmysel bez spoločného poznania toho, ako formy života fungujú. Údaje generované genomikou sa môžu analyzovať rovnakými metódami, aké používajú inžinieri a fyzici, ktorí študujú finančné trhy a optiku vlákien, ale analýza údajov spôsobom, ktorý dáva zmysel, si vyžaduje znalosť biológie. Bioinformatika sa tak stala neoceniteľnou hybridnou oblasťou poznania.
Drviť tisíce čísel
Číslo drvenie je spôsob, ako povedať, že človek robí výpočty. Bioinformatika dokáže v priebehu niekoľkých minút rozdrviť desiatky tisíc čísel v závislosti od toho, ako rýchlo počítač dokáže spracovať informácie. Výskum Omics využíva počítače na vykonávanie algoritmov - matematických výpočtov - vo veľkom meradle s cieľom nájsť vzory vo veľkých množinách údajov. Bežné algoritmy zahŕňajú funkcie, ako je hierarchické zoskupovanie (pozri referencia 3) a analýza hlavných komponentov. Obidva sú techniky na nájdenie vzťahov medzi vzorkami, ktoré v nich majú veľa faktorov. Je to podobné ako zistenie, či sú určité etniky bežnejšie medzi dvoma sekciami v telefónnom zozname: priezviská, ktoré začínajú písmenom A oproti priezviskom, ktoré začínajú písmenom B.
Systémová biológia
Bioinformatika umožnila študovať, ako sa systém, ktorý má tisíce pohyblivých častí, správa na úrovni všetkých pohybujúcich sa častí naraz. Je to ako pozorovať kŕdeľ vtákov lietajúcich v súzvuku alebo rybársku húf rýb, ktorá pláva v súzvuku. V minulosti genetici študovali naraz iba jeden gén. Aj keď tento prístup má stále neuveriteľné množstvo zásluh a bude v ňom pokračovať, bioinformatika umožnila nové objavy. Systémová biológia je prístupom k štúdiu biologického systému kvantifikáciou viacerých pohyblivých častí, napríklad štúdiom kolektívnej rýchlosti rôznych vreciek vtákov, ktoré lietajú ako jedno veľké kŕdeľ.