Bioinformatik

Bioinformatik Definition

Bioinformatik er et tværfagligt videnskabsfelt, der kombinerer begreber fra biologi og datalogi til at tackle store, beregningsmæssige spørgsmål. Computerernes rolle er steget i stigende grad i de senere år, og næsten enhver videnskab drager fordel af teknologi til at behandle og analysere information. På det mest basale niveau kan bioinformatik betragtes som den enkle brug af computer regneark og biologiske observationer for at kvantificere og analysere de foreliggende oplysninger. Mens disse slags opgaver plejede at være eksklusive for forskere med computeradgang, kunne enhver med forståelse af biologi og en regnearkprocessor engagere sig i bioinformatik. Feltet har dog udviklet sig hurtigt siden starten. Nu, avancerede programmer og programmer er skabt til at tackle en bred vifte af problemer og besvare spørgsmål, som tidligere var untestable. Bioinformatik og beregningsbiologi betragtes nu som udskiftelige udtryk.

Bioinformatik Major

stigningen i brugen af bioinformatik i alle videnskabelige grene har i høj grad øget efterspørgslen efter bioinformatik majors. Nogle skoler har skabt tværfaglige programmer mellem deres biologi og datalogi afdelinger, som hjælper bygge bro mellem de to videnskaber. Andre programmer tager en bestemt del af bioinformatik i forbindelse med den videnskab, der undervises. I mange epidemiologiske programmer, for eksempel, bioinformatik udgør et segment af kursusarbejdet.

der er flere fagområder, der inkorporerer bioinformatik stærkt. Proteomics er for eksempel videnskaben om at klassificere og forstå proteiner og deres oprindelse. Computere er nødvendige for at modellere den genetiske kode, sekventering af aminosyrer og 3D-struktur af proteiner. Ved hjælp af disse modeller kan vi endda forudsige, hvordan visse proteiner vil interagere med andre molekyler. Til sidst kan vi være i stand til at modellere en hel organisme og studere, hvordan alle reaktionerne finder sted i hele organismen. Det samme gælder genetik og andre videnskaber, der er afhængige af DNA-behandling. Før computere var behandling af selv en lille del af DNA urealistisk og ville tage et menneskeår, simpelthen baseret på det store antal involverede elementer. Analysen af DNA, proteiner og andre væv fra computere spildes også i andre majors. Selv grader i strafferet vil kræve en vis viden om bioinformatik. Fingeraftryk og DNA-beviser udgør et flertal af beviserne i mange straffesager, og Bioinformatik er centralt for at opnå og validere dette bevis.

mange bioinformatik grader er kandidatniveau grader, så meget viden om både computere og biologi er nødvendig for at forstå komplekse computerprogrammer og indviklede biologisystemer. Imidlertid udvikler nogle få skoler tværfaglige bachelorgrader i bioinformatik. Området bioinformatik ekspanderer hurtigt, fra måling af neuroner i hjernen til brug af computere til at spore afgrøder. Som sådan udvides antallet af karrierer, der involverer videnskaben, også hurtigt.

Bioinformatik karriere

som med mange områder inden for videnskab kan bioinformatik være rent akademisk eller kan kombineres med andre videnskaber og anvendes til industrien. Professorer med speciale i bioinformatik er relativt nye, da udbredt computeradgang kun var tilgængelig inden for de sidste 20 år for gennemsnitlige forskere. Imidlertid tilføjer de fleste skoler med prestigefyldte biologiprogrammer bioinformatik kurser. Professorer og forskere studerer en bred vifte af applikationer til bioinformatik på universiteter. Undersøgelser spænder fra computersimuleringer af organiske reaktioner, til computermodellering af proteiner og toksiner, til simuleringer af populationer og evolution. Anvendelsen af teknologi til biologi er så forskelligartet, at de fleste af dem ikke kan dækkes her.

i industrien revolutionerer bioinformatik mange brancher. Tænk f.eks. på landbrugssektoren. Det har taget botanikere og landmænd århundreder at udvikle de afgrøder, vi har i dag. De har tidligere gjort dette ved omhyggeligt at analysere afgrøden, vælge sorter, der faired bedst, og reproducere kun de bedste. Nu, med bioinformatik teknologi, computere kan trænes til at analysere genomet af bestemte planter, spore millioner af planter ad gangen, og forudsige, hvilke planter vil være den bedste. Revolutioner inden for kunstig intelligens vil hjælpe og fremskynde denne proces. De samme slags fordele ses af mange brancher.

den farmaceutiske industri er stærkt afhængig af bioinformatik. Ikke alene har de brug for folk til at analysere og udvikle nuværende stoffer, men de har brug for tænkere på næste niveau, der kan udvikle metoder og programmer til at forudsige de reaktioner, visse lægemidler ville koste. Efterhånden som computerkraften øges, antallet og slags reaktioner, der kan modelleres, øges dramatisk. Dette kan betyde afslutningen på dyreforsøg og en ny tidsalder med informeret lægemiddelfremstilling. Andre medicinske erhverv, herunder alt fra læger til skabere af biomedicinske enheder, omfavner også teknologi. Patientpleje på hospitaler spores nu gennem metoder udviklet inden for bioinformatik, og kan i høj grad forbedre overvågningen fra læger og hospitaler. Mange avancerede billedbehandlingsprocedurer og elektriske aktivitetstest af hjerte og hjerne kræver analyse gennem computere på grund af deres komplekse karakter.

et af de første erhverv, der beskæftiger bioinformatik, epidemiologi, bruger stadig teknologi så meget som muligt i dag. Anerkendelse og identifikation af mange mønstre af almindelige sygdomme ville stadig være et mysterium, hvis ikke for computermodellering. Ved hjælp af computere og data indsamlet i marken arbejder epidemiologer for at forstå sygdomsudbrud, og hvordan vi kan reducere vores eksponering for smitsomme sygdomme. Forskellige programmer er designet til at gøre alt fra at spore den geografiske placering af udbrud, til at vurdere mulige risikofaktorer for sygdom, hele vejen til at spore de organismer, der forårsager sygdom og overvåge, hvordan de udvikler sig. Dette gøres af producenterne af influencevaccinen, der hvert år justerer deres formel baseret på de forventede mutationer til influencevirussen. Bioinformatik danner grundlag for disse skøn.

på samme måde sporer mange populationsbiologer ændringer i en befolkning over tid ved hjælp af computere og specialprogrammer. Mens dette plejede at betyde, at en videnskabsmand indtastede deres observationer i et regneark og lavede en graf, er det nu meget mere avanceret. Forskere kan måle og observere individuelle ændringer i et genom over tid i en befolkning ved hjælp af computerens avancerede processorkraft. Mens makroevolution kan tage millioner af år, sker mikroevolution hver generation, og forskere har nu dokumenteret det med hjælp fra bioinformatik. I større skala bruger klimaforskere bioinformatik til at lave store beregninger om den indvirkning, som visse organismer har på miljøet. Takket være bioinformatikanalyse ved vi nu, at et stort flertal af det ilt, vi er afhængige af, kommer fra alger i havet. Denne videnskab vil fortsætte med at stige, efterhånden som teknologien skrider frem, og vi er i stand til at skabe mere avancerede modeller og behandle og indsamle flere data.