Genomika je veja genetike, ki preučuje velike spremembe v genomih organizmov. Genomics in njegovo podpolje transcriptomics, ki preučuje spremembe genoma v RNA, ki se prepisuje iz DNA, proučuje, da je veliko genov enkrat. Genomika lahko vključuje tudi branje in poravnavo zelo dolgih zaporedij DNA ali RNA. Za analizo in razlago tako obsežnih zapletenih podatkov je potrebna pomoč računalnikov. Človeški um, takšen, kakršen je, ni sposoben obvladati toliko informacij. Bioinformatika je hibridno področje, ki združuje znanje biologije in znanje informatike, ki je podpodročje računalništva.
Genomi vsebujejo veliko informacij
Genomi organizmov so zelo veliki. Ocenjuje se, da ima človeški genom tri milijarde baznih parov, ki vsebujejo približno 25.000 genov. Za primerjavo naj bi sadna muha imela 165 milijard osnovnih parov, ki vsebujejo 13.000 genov. Poleg tega podpolje genomike, imenovano transkriptomika, preučuje, kateri geni med desetimi tisoči v organizem, se vklopijo ali izklopijo ob določenem času, v več časovnih točkah in v več eksperimentalnih pogojih časovna točka. Z drugimi besedami, podatki o "omiki" vsebujejo ogromno informacij, ki jih človeški um ne more dojeti brez pomoči računskih metod v bioinformatiki.
Biološki podatki
Bioinformatika je pomembna za genske raziskave, ker imajo genski podatki kontekst. Kontekst je biologija. Življenjske oblike imajo določena pravila vedenja. Enako velja za tkiva in celice, gene in beljakovine. Na določen način sodelujejo in se na določen način uravnavajo. Obsežni, zapleteni podatki, ki nastanejo v genomiki, ne bi imeli smisla brez kontekstualnega znanja o tem, kako delujejo življenjske oblike. Podatke, ki jih ustvari genomika, lahko analiziramo po enakih metodah, ki jih uporabljajo inženirji in fiziki, ki preučujejo finančnih trgov in optičnih vlaken, vendar je za analizo podatkov smiselno potrebno znanje biologije. Tako je bioinformatika postala neprecenljivo hibridno področje znanja.
Hrustanje na tisoče številk
Drobljenje števil je način, s katerim lahko rečemo, da nekdo dela izračune. Bioinformatika lahko v nekaj minutah zdrobi na desettisoče številk, odvisno od tega, kako hitro lahko računalnik obdela informacije. Raziskave Omics uporabljajo računalnike za izvajanje algoritmov - matematičnih izračunov - v velikem obsegu, da bi našli vzorce v velikih naborih podatkov. Pogosti algoritmi vključujejo funkcije, kot so hierarhično združevanje v skupine (glej referenco 3) in analiza glavnih komponent. Obe tehniki sta tehniki za iskanje odnosov med vzorci, ki imajo v sebi veliko dejavnikov. To je podobno ugotavljanju, ali so nekatere narodnosti pogostejše med dvema razdelkoma v telefonskem imeniku: priimki, ki se začnejo z A, in priimki, ki se začnejo z B.
Sistemska biologija
Bioinformatika je omogočila preučevanje, kako se sistem, ki ima na tisoče gibljivih delov, obnaša na ravni vseh delov, ki se premikajo hkrati. To je tako, kot da opazujete jato ptic, ki soglasno letijo, ali jato rib, ki soglasno plavajo. Prej so genetiki preučevali le en gen hkrati. Čeprav ima ta pristop še vedno neverjetno veliko zaslug in bo še naprej, je bioinformatika omogočila nova odkritja. Sistemska biologija je pristop k proučevanju biološkega sistema s kvantificiranjem več gibljivih delov, kot bi preučevali skupno hitrost različnih žepov ptic, ki letijo kot en velik, vijugast jata.