bioinformatik

bioinformatik Definition

bioinformatik är ett tvärvetenskapligt vetenskapsområde som kombinerar begrepp från biologi och datavetenskap för att ta itu med stora beräkningsfrågor. Datorernas roll har ökat alltmer de senaste åren, och nästan varje vetenskap utnyttjar teknik för att bearbeta och analysera information. På den mest grundläggande nivån kan bioinformatik betraktas som enkel användning av datorkalkylblad och biologiska observationer för att kvantifiera och analysera den information som finns. Medan dessa typer av uppgifter brukade vara exklusiva för forskare med datoråtkomst, kunde alla med förståelse för biologi och en kalkylprocessor engagera sig i bioinformatik. Fältet har dock utvecklats snabbt sedan starten. Nu skapas avancerade program och programvara för att ta itu med ett brett spektrum av problem och svara på frågor som tidigare var otestbara. Bioinformatik och beräkningsbiologi anses nu vara utbytbara termer.

bioinformatik Major

ökningen av användningen av bioinformatik inom alla vetenskapsgrenar har kraftigt ökat efterfrågan på bioinformatik majors. Vissa skolor har skapat tvärvetenskapliga program mellan deras biologi och datavetenskapliga avdelningar som hjälper till att överbrygga klyftan mellan de två vetenskaperna. Andra program tar en specifik del av bioinformatik i samband med den vetenskap som lärs ut. I många epidemiologiprogram, till exempel, bioinformatik utgör ett segment av kursen.

det finns flera studieområden som innehåller bioinformatik kraftigt. Proteomics, till exempel, är vetenskapen om att klassificera och förstå proteiner och deras ursprung. Datorer behövs för att modellera den genetiska koden, sekvensering av aminosyror och 3D-struktur av proteiner. Med hjälp av dessa modeller kan vi till och med förutsäga hur vissa proteiner kommer att interagera med andra molekyler. Så småningom kan vi kanske modellera en hel organism och studera hur alla reaktioner sker i hela organismen. Detsamma gäller för genetik och andra vetenskaper som är beroende av DNA-bearbetning. Innan datorer var bearbetning till och med en liten del av DNA orealistiskt och skulle ta mänskliga år, helt enkelt baserat på det stora antalet involverade element. Analysen av DNA, proteiner och andra vävnader av datorer spills också i andra majors. Även grader i straffrätt kommer att kräva viss kunskap om bioinformatik. Fingeravtryck och DNA-bevis utgör en majoritet av bevisen i många brottmål, och bioinformatik är centralt för att erhålla och validera detta bevis.

många bioinformatik grader är graduate nivå grader, så mycket kunskap om både datorer och biologi krävs för att förstå komplexa datorprogram och intrikata biologiska system. Några skolor utvecklar emellertid tvärvetenskapliga kandidatexamen i bioinformatik. Området för bioinformatik expanderar snabbt, från att mäta neuroner i hjärnan till att använda datorer för att spåra grödor. Som sådan, antalet karriärer som involverar vetenskapen expanderar också snabbt.

bioinformatik karriärer

som med många områden inom vetenskap, bioinformatik kan vara rent akademiska eller kan kombineras med andra vetenskaper och tillämpas på industrin. Professorer som specialiserat sig på bioinformatik är relativt nya, eftersom utbredd datoråtkomst endast var tillgänglig under de senaste 20 åren för genomsnittliga forskare. De flesta skolor med prestigefyllda biologiprogram lägger dock till bioinformatikkurser. Professorer och forskare studerar ett brett utbud av applikationer för bioinformatik vid universitet. Studier sträcker sig från datorsimuleringar av organiska reaktioner, till datormodellering av proteiner och toxiner, till simuleringar av populationer och evolution. Tillämpningen av teknik på biologi är så mångsidig att de flesta av dem inte kan täckas här.

inom industrin revolutionerar bioinformatik många branscher. Tänk på jordbruksindustrin till exempel. Det har tagit botaniker och bönder århundraden att utveckla de grödor vi har idag. De har tidigare gjort detta genom att noggrant analysera grödan, välja sorter som gjorde det bästa och reproducera bara det bästa. Nu, med bioinformatikteknik, kan datorer utbildas för att analysera genomet hos vissa växter, spåra miljontals växter åt gången och förutsäga vilka växter som är bäst. Revolutioner i artificiell intelligens kommer att hjälpa och påskynda denna process. Samma slags fördelar ses av många branscher.

läkemedelsindustrin är starkt beroende av bioinformatik. Inte bara behöver de människor att analysera och utveckla nuvarande droger, men de behöver nästa nivå tänkare som kan utveckla metoder och programvara för att förutsäga de reaktioner som vissa droger skulle kosta. När datorkraften ökar ökar antalet och typerna av reaktioner som kan modelleras dramatiskt. Detta kan innebära slutet på djurförsök och en ny ålder av informerad drogtillverkning. Andra medicinska yrken, inklusive allt från läkare till skapare av biomedicinska enheter, omfattar också teknik. Patientvård på sjukhus i nu spåras genom metoder som utvecklats inom bioinformatik, och kan avsevärt förbättra övervakningen från läkare och sjukhus. Många avancerade avbildningsprocedurer och elektriska aktivitetstester av hjärtat och hjärnan kräver analys via datorer på grund av deras komplexa natur.

ett av de första yrkena som använder bioinformatik, epidemiologi, använder fortfarande teknik så mycket som möjligt idag. Erkännande och identifiering av många mönster av vanliga sjukdomar skulle fortfarande vara ett mysterium om inte för datormodellering. Med hjälp av datorer och data som samlats in i fältet arbetar epidemiologer för att förstå sjukdomsutbrott och hur vi kan minska vår exponering för smittsamma sjukdomar. Olika programvaror är utformade för att göra allt från att spåra den geografiska platsen för utbrott, att bedöma möjliga riskfaktorer för sjukdom, hela vägen till att spåra de organismer som orsakar sjukdom och övervaka hur de utvecklas. Detta görs av tillverkarna av influensavaccinet, som varje år anpassar sin formel baserat på de förväntade mutationerna till influensaviruset. Bioinformatik utgör grunden för dessa uppskattningar.

på samma sätt spårar många befolkningsbiologer förändringar i en befolkning över tid med hjälp av datorer och specialiserad programvara. Medan detta brukade betyda att en forskare skrev in sina observationer i ett kalkylblad och gjorde en graf, är den nu mycket mer avancerad. Forskare kan mäta och observera individuella förändringar i ett genom över tid i en population med hjälp av den avancerade processorkraften hos datorer. Medan makroevolution kan ta miljontals år, sker mikroevolution varje generation och forskare har nu dokumenterat det med hjälp av bioinformatik. I större skala använder klimatforskare bioinformatik för att göra stora beräkningar om vilken inverkan vissa organismer har på miljön. Tack vare bioinformatikanalys vet vi nu att en stor majoritet av syret vi litar på kommer från alger i havet. Denna vetenskap kommer att fortsätta öka när tekniken går framåt och vi kan skapa mer avancerade modeller och bearbeta och samla in mer data.