Чем занимаются биоинформатики?

Условно все исследования по биологии можно разделить на три группы: полевая биология, мокрая (лабораторная) биология и сухая биология, также по-другому называемая биоинформатика.

Я уже писала, что я использую методы биоинформатики в своей деятельности и поэтому хочу рассказать о данной области подробнее. В целом, биоинформатика - это междисциплинарная область, помогающая решать широкий спектр биологических задач. Вести работу в области биоинформатики могут как биологи, так и информатики. Также в некоторых ВУЗах можно получить основное или дополнительное образование в данной области.

Чем же занимаются биоинформатики? На самом деле круг задач, в которых биологам могут помочь компьютерные технологии весьма широк, но многие задачи сводятся к работе с последовательностями ДНК или белков.

Вспомним структуру ДНК. ДНК любого организма состоит из мельчайших составных частей нуклеотидов. Каждый нуклеотид имеет в своем составе одно из четырех азотистых оснований: аденин (А), гуанин (Г), цитозин (Ц), тимин (Т). Чередования нуклеотидов с разными азотистыми основаниями образует нуклеотидную последовательность ДНК.

Прочитать (секвенировать) последовательность ДНК в лабораторных условиях не простая задача, однако технологии секвенирования активно развиваются. С каждым годом количество данных о последовательностях ДНК и белков различных организмов становится все больше.

Работать с получившимися данными вручную практически невозможно. Например, геном человека содержит больше 3 миллиардов пар азотистых оснований, а совокупная длина ДНК человека составляет около двух метров. Именно здесь на помощь биологам приходят компьютерные технологии.

Например, с помощью компьютерных программ можно найти гены в исследуемом геноме или сравнить гены, или белковые последовательности одних организмом с ранее полученными данными о похожих генах у других организмов.

Путем сравнения нуклеотидных или белковых последовательностей можно также судить об эволюционном родстве разных организмов и составить естественную систематику всех живых существ, отражающую эволюционные отношения между разными видами. Данное направлении биологии носит название молекулярная филогенетика. С появлением молекулярных данных представления о родстве многих организмов значительно изменились.

Кроме того, с применением биоинформатических подходов можно судить о различиях в работе одних и тех же генов в разных тканях и органах, а также у разных организмов изучать изменения в работе генов под воздействием лекарств или при заражении бактериями, вирусами.

ДНК может сохраняться в ископаемом состоянии примерно 100 тысяч лет. Это дало возможность палеогенетикам сравнить ДНК современных людей с ДНК неандертальцев с использованием биоинформатических подходов. В ходе этих исследований выяснилось, что древние Homo sapiens вышедшие из Африки по-видимому иногда скрещивались с неандертальцами. Небольшая примесь генов неандертальцев осталась и у современных людей, за исключением коренных африканских народов.

Итак, биоинформатические подходы позволяют эффективно исследовать большие объемы биологических данных, получать более целостное представление о генах и их функциях у различных организмов. Однако биоинформационный анализ дает лишь примерную картину реальных биологических процессов, также на разных этапах работы возможны ошибки. Поэтому в современных биологических исследованиях используют как лабораторные, так и биоинформационные методы.

Источник: vk.com

Комментарии: