Genoomika on geneetika haru, mis uurib ulatuslikke muutusi organismide genoomides. Genoomika ja selle transkriptoomika alaväli, mis uurib DNA-st transkribeeritud RNA kogu genoomi hõlmavaid muutusi, uurib paljusid geene üks kord. Genoomika võib hõlmata ka väga pikkade DNA või RNA järjestuste lugemist ja joondamist. Selliste suuremahuliste, keerukate andmete analüüsimine ja tõlgendamine nõuab arvutite abi. Inimese mõistus, nii suurepärane kui see ka pole, ei suuda nii palju teavet käsitleda. Bioinformaatika on hübriidvaldkond, mis ühendab teadmisi bioloogiast ja infoteadusest, mis on arvutiteaduse alavaldkond.
Genoomid sisaldavad palju teavet
Organismide genoomid on väga suured. Inimese genoomis on hinnanguliselt kolm miljardit aluspaari, mis sisaldavad umbes 25 000 geeni. Võrdluseks võib öelda, et puuviljakärbesel on hinnanguliselt 165 miljardit aluspaari, mis sisaldavad 13 000 geeni. Lisaks nimetati genoomika alavälja transkriptoomika uuringuteks, mis geenisid kümnete tuhandete seas organismi, lülitatakse sisse või välja teatud ajahetkel, mitmes ajapunktis ja igas katsetingimuses ajahetk. Teisisõnu sisaldavad oomikaandmed tohutul hulgal teavet, mida inimese mõistus ei suuda ilma bioinformaatikas kasutatavate arvutusmeetodite abita kätte saada.
Bioloogilised andmed
Bioinformaatika on geeniuuringute jaoks oluline, kuna geeniandmetel on kontekst. Kontekstiks on bioloogia. Eluvormidel on teatud käitumisreeglid. Sama kehtib kudede ja rakkude, geenide ja valkude kohta. Nad suhtlevad teatud viisil ja reguleerivad üksteist teatud viisil. Genoomikas genereeritud suuremahulistel ja keerukatel andmetel pole mõtet ilma kontekstuaalsete teadmisteta, kuidas eluvormid töötavad. Genoomika genereeritud andmeid võib analüüsida samade meetoditega, mida kasutavad insenerid ja füüsikud, kes õpivad finantsturgude ja kiudoptiliste seadmete jaoks, kuid andmete analüüsimine mõistlikul viisil nõuab teadmisi bioloogia. Seega kujunes bioinformaatikast hindamatu hübriidne teadmiste valdkond.
Tuhandete numbrite krõmpsutamine
Numbrite krigistamine on viis öelda, et keegi teeb arvutusi. Bioinformaatika suudab mõne minuti jooksul purustada kümneid tuhandeid numbreid, sõltuvalt sellest, kui kiiresti arvuti teavet töödelda suudab. Omicsi uurimine kasutab arvuteid algoritmide - matemaatiliste arvutuste - suuremahuliseks käitamiseks, et leida mustreid suurtest andmekogumitest. Levinud algoritmid sisaldavad funktsioone nagu hierarhiline klastrite moodustamine (vt viide 3) ja põhikomponentide analüüs. Mõlemad on meetodid valimite vaheliste seoste leidmiseks, millel on palju tegureid. See sarnaneb otsimisega, kas teatud rahvused on telefoniraamatu kahe jaotise vahel tavalisemad: perekonnanimed, mis algavad tähega A versus perekonnanimed, mis algavad tähega B.
Süsteemibioloogia
Bioinformaatika on võimaldanud uurida, kuidas süsteem, millel on tuhandeid liikuvaid osi, käitub kõigi korraga liikuvate osade tasemel. See on sama, kui vaadata, kuidas linnuparv ühtselt lendab või kalakogu ühtselt ujub. Varem uurisid geneetikud korraga ainult ühte geeni. Kuigi sellel lähenemisel on endiselt uskumatult palju teenuseid ja see jätkub ka edaspidi, on bioinformaatika võimaldanud teha uusi avastusi. Süsteemibioloogia on lähenemine bioloogilise süsteemi uurimiseks mitme liikuva osa kvantifitseerimise teel, nagu uuriksid lindude erinevate taskute kollektiivset kiirust, mis lendavad ühe suure, kõikuvana kari.
