Основы биоинформатики

Биоинформатика считается наукой будущего. Большинство людей ничего не знает о ней и не представляет, какие возможности открылись перед учеными с появлением мощных компьютеров. Глубокий статистический анализ огромных массивов данных позволяет изучать генетику и эволюцию на совершенно новом уровне. Именно биоинформатика со временем, возможно, победит опасные болезни и совершит множество великих открытий.

О биоинформатике в целом

Биоинформатика – это комплексная наука. В настоящее время основными направлениями этой специальности являются:

• разработка математических методов анализа структуры геномов живых организмов;
• создание алгоритмов вычисления структуры белков, кодируемых конкретными генами;
• составление стратегий анализа сложных биологических систем.

Работа в этой сфере требует глубокого знания прикладной математики, информатики, биологии, статистики, программирования. Сегодня в России существует более 10 вузов, в которых можно научиться специальности. Жители Санкт-Петербурга могут зайти на https://compbio.spbstu.ru/ и узнать больше о получении диплома биоинформатика.

Анализ генома

Анализ генетических последовательностей считается самым востребованным направлением биоинформатики. Впервые геном расшифровали в конце 70х годов прошлого столетия, и с этого времени в библиотеку генов добавлена информация по разнообразным биологическим видам. Выявление закономерностей в строении геномов требует мощных компьютерных программ, работающих по заданным алгоритмам. Одной из задач биоинформатики является разработка такого программного обеспечения.

Благодаря новым технологиям, появилась возможность:

• автоматического поиска сходных участков в геномах разных людей или даже разных биологических объектов;
• выявления участков, не кодирующих белки;
• использования ДНК для поиска белков;
• аннотации генома (маркировки конкретных генов в рамках одной ДНК) и т.п.

Эволюционная биология

Технологии биоинформатики и биологической статистики открыли двери для усовершенствованного изучения эволюции. Методы математического и статистического анализа используются для:

• изучения процессов эволюции на уровне ДНК и белка;
• сравнения геномов и выявление закономерности наследования;
• формирование компьютерных моделей популяций, проведение экспериментов с ними;
• работы с генетическим материалом вымерших организмов.

Изучение эволюционной биологии позволяет оценить и дополнить базовые принципы эволюции проверив теории на уровне ДНК, узнать больше о мутациях и роли внешних факторов в их появлении, а также выявить закономерности естественного отбора.

Изучение видового разнообразия

Современные базы данных используются для оценки различных биологических систем. Это может быть комплекс бактерий, живущих в капле воды, набор видов животных и растений, находящихся на одном острове или континенте, а также все видовое многообразие нашей планеты. Это гигантский объем материала, работа с которым требует соответствующего программного обеспечения и мощной компьютерной техники.

К этому направлению биоинформатики относится также создание специальных компьютерных симуляторов, предсказывающих изменения в биосфере под действием тех или иных факторов.

Возможности биоинформатики поистине безграничны. Поскольку компьютерная техника ежегодно совершенствуется, становясь еще больше, ученые могут проводить постоянно усложняющиеся аналитические вычисления. Сегодня специалисты такого профиля востребованы в крупнейших научных центрах и лабораториях мира.