Genomica este o ramură a geneticii care studiază modificările la scară largă ale genomului organismelor. Genomica și subcâmpul său de transcriptomică, care studiază modificările la nivelul genomului în ARN care este transcris din ADN, studiază multe gene. Genomica poate implica, de asemenea, citirea și alinierea secvențelor foarte lungi de ADN sau ARN. Analiza și interpretarea unor astfel de date complexe la scară largă necesită ajutorul computerelor. Mintea umană, oricât de superbă este, este incapabilă să trateze atât de multe informații. Bioinformatica este un domeniu hibrid care reunește cunoștințele de biologie și cunoștințele științei informației, care este un subdomeniu al informaticii.
Genomii conțin o mulțime de informații
Genomurile organismelor sunt foarte mari. Se estimează că genomul uman are trei miliarde de perechi de baze care conțin aproximativ 25.000 de gene. Pentru comparație, se estimează că muștele fructelor are 165 de miliarde de perechi de baze care conțin 13.000 de gene. În plus, un subdomeniu de genomică numit studii transcriptomice care gene, printre zeci de mii dintr-un organism, sunt activate sau dezactivate la un moment dat, în mai multe puncte de timp și în mai multe condiții experimentale la fiecare punct în timp. Cu alte cuvinte, datele „omice” conțin cantități mari de informații pe care mintea umană nu le poate înțelege fără ajutorul metodelor de calcul în bioinformatică.
Date biologice
Bioinformatica este importantă pentru cercetarea genetică, deoarece datele genetice au un context. Contextul este biologia. Formele de viață au anumite reguli de comportament. Același lucru se aplică țesuturilor și celulelor, genelor și proteinelor. Ei interacționează în anumite moduri și se reglementează reciproc în anumite moduri. Datele complexe pe scară largă generate în genomică nu ar avea sens fără cunoașterea contextuală a modului în care funcționează formele de viață. Datele generate de genomică ar putea fi analizate prin aceleași metode utilizate de inginerii și fizicienii care studiază piețelor financiare și fibra optică, dar analiza datelor într-un mod care are sens necesită cunoașterea biologie. Astfel, bioinformatica a devenit un câmp de cunoștințe hibrid neprețuit.
Strivind mii de numere
Crunching-ul numerelor este un mod de a spune că cineva face calcule. Bioinformatica este capabilă să strângă zeci de mii de numere în câteva minute, în funcție de cât de repede computerul poate procesa informații. Cercetarea Omics folosește computerele pentru a rula algoritmi - calcule matematice - la scară largă pentru a găsi modele în seturi de date mari. Algoritmii obișnuiți includ funcții precum clusterizarea ierarhică (a se vedea referința 3) și analiza componentelor principale. Ambele sunt tehnici pentru a găsi relații între eșantioane care au mulți factori în ele. Acest lucru este similar cu determinarea dacă anumite etnii sunt mai frecvente între două secțiuni dintr-o agendă telefonică: numele de familie care încep cu un A față de numele de familie care încep cu un B.
Biologia sistemelor
Bioinformatica a făcut posibilă studierea modului în care un sistem care are mii de piese în mișcare se comportă la nivelul tuturor părților care se mișcă simultan. Este ca și cum ai privi o turmă de păsări zburând la unison sau o școală de pești înotând la unison. Anterior, geneticienii studiau o singură genă la un moment dat. Deși această abordare are încă o cantitate incredibilă de merit și va continua să o facă, bioinformatica a permis efectuarea de noi descoperiri. Biologia sistemelor este o abordare a studierii unui sistem biologic prin cuantificarea mai multor părți în mișcare, cum ar fi studierea vitezei colective a diferitelor buzunare de păsări care zboară ca una mare, care se întoarce turmă.