Genomika je grana genetike koja proučava velike promjene u genomima organizama. Genomika i njezino potpolje transkriptomike, koje proučava genomske promjene u RNA koja se transkribira iz DNA, proučava da su mnogi geni jednom. Genomika također može uključivati čitanje i poravnavanje vrlo dugih sekvenci DNA ili RNA. Analiza i tumačenje tako velikih, složenih podataka zahtijeva pomoć računala. Ljudski um, kakav je vrhunski, nije sposoban nositi se s toliko informacija. Bioinformatika je hibridno područje koje objedinjuje znanje biologije i znanje informacijske znanosti, što je podpolje informatike.
Genomi sadrže mnogo informacija
Genomi organizama su vrlo veliki. Procjenjuje se da ljudski genom ima tri milijarde baznih parova koji sadrže oko 25 000 gena. Za usporedbu, procjenjuje se da voćna muha ima 165 milijardi baznih parova koji sadrže 13 000 gena. Uz to, podpolje genomike zvano transcriptomics proučava koji geni, među desecima tisuća u organizma, uključuju se ili isključuju u određeno vrijeme, u više vremenskih točaka i u više eksperimentalnih uvjeta u svakoj vremenska točka. Drugim riječima, podaci "omika" sadrže ogromne količine informacija koje ljudski um ne može shvatiti bez pomoći računalnih metoda u bioinformatici.
Biološki podaci
Bioinformatika je važna za genetska istraživanja jer genetski podaci imaju kontekst. Kontekst je biologija. Životni oblici imaju određena pravila ponašanja. Isto se odnosi na tkiva i stanice, gene i proteine. Oni na određeni način komuniciraju, a na određeni način reguliraju jedni druge. Kompleksni podaci velikih razmjera koji se generiraju u genomici ne bi imali smisla bez kontekstualnog znanja o tome kako funkcioniraju oblici života. Podaci generirani genomikom mogu se analizirati istim metodama koje koriste inženjeri i fizičari koji proučavaju financijskim tržištima i optičkim vlaknima, ali za analizu podataka na način koji ima smisla potrebno je znanje biologija. Tako je bioinformatika postala neprocjenjivo hibridno polje znanja.
Krckanje na tisuće brojeva
Brojanje brojeva način je na koji se može reći da se radi proračun. Bioinformatika je u stanju srušiti desetke tisuća brojeva u nekoliko minuta, ovisno o tome koliko brzo računalo može obraditi informacije. Istraživanje Omics koristi računala za veliko pokretanje algoritama - matematičkih izračuna - kako bi se pronašli uzorci u velikim skupovima podataka. Uobičajeni algoritmi uključuju funkcije poput hijerarhijskog grupiranja (vidi Referencu 3) i analize glavnih komponenata. Obje su tehnike pronalaženja odnosa između uzoraka koji u sebi imaju mnogo čimbenika. To je slično utvrđivanju jesu li određene etničke pripadnosti češće između dva odjeljka u telefonskom imeniku: prezimena koja počinju s A nasuprot prezimenima koja počinju s B.
Sistemska biologija
Bioinformatika je omogućila proučavanje kako se sustav koji ima tisuće pokretnih dijelova ponaša na razini svih dijelova koji se odjednom kreću. To je poput promatranja jata ptica koje složno lete ili jata riba složno plivaju. Prije su genetičari istodobno proučavali samo jedan gen. Iako taj pristup još uvijek ima nevjerojatnu zaslugu i nastavit će to činiti, bioinformatika je omogućila nova otkrića. Sistemska biologija pristup je proučavanju biološkog sustava kvantificiranjem više pokretnih dijelova, poput proučavanja kolektivne brzine različitih džepova ptica koje lete kao jedan veliki, skrećući stado.