תוֹכֶן
גנומיקה היא ענף של גנטיקה החוקר שינויים בהיקפים גדולים בגנום של אורגניזמים. גנומיקה ותחום הטרנסקריפטומיקה שלה, הבוחן שינויים בכל הגנום ב- RNA המועתק מ- DNA, חוקרים גנים רבים הם פעם אחת. גנומיקה עשויה לכלול גם קריאה ויישור רצפים ארוכים מאוד של DNA או RNA. ניתוח ופרשנות של נתונים כה מורכבים ומורכבים דורש עזרה של מחשבים. המוח האנושי, נהדר ככל שיהיה, אינו מסוגל להתמודד עם מידע רב זה. ביואינפורמטיקה היא תחום היברידי המאגד את הידע בביולוגיה ואת הידע של מדעי המידע, שהוא תחום משנה של מדעי המחשב.
גנים מכילים מידע רב
הגנים של אורגניזמים גדולים מאוד. הגנום האנושי מוערך כשלושה מיליארד זוגות בסיס המכילים כ 25,000 גנים. לשם השוואה, זבוב הפירות מוערך בכ- 165 מיליארד זוגות בסיס המכילים 13,000 גנים. בנוסף, תת-תחום של גנומיקה המכונה מחקרי טרנסקריפטומיקה, אשר גנים, מבין עשרות אלפים באורגניזם, מופעלים או כבויים בזמן נתון, על פני נקודות זמן מרובות ותנאים ניסיוניים מרובים בכל נקודת זמן. במילים אחרות, נתוני "אומיקים" מכילים כמויות אדירות של מידע שהמוח האנושי אינו יכול לתפוס בלי עזרה של שיטות חישוביות ביו-אינפורמטיקה.
נתונים ביולוגיים
ביואינפורמטיקה חשובה למחקר גנטי מכיוון שלנתונים גנטיים יש יכולת. החיסרון הוא ביולוגיה. לצורות חיים יש כללי התנהגות מסוימים. כך גם ברקמות ותאים, גנים וחלבונים. הם מקיימים אינטראקציה בדרכים מסוימות ומווסתים זה את זה בדרכים מסוימות. הנתונים הגדולים והמורכבים שנוצרים בגנומיקה לא היו הגיוניים ללא הידיעה המחשבתית כיצד צורות החיים עובדות. הנתונים שנוצרו על ידי גנומיקה עשויים להיות מנותחים על ידי אותן שיטות בהן משתמשים מהנדסים ופיזיקאים החוקרים שווקים פיננסיים וסיבים אופטיים, אולם ניתוח הנתונים בצורה הגיונית דורש ידע בביולוגיה. כך, ביו-אינפורמטיקה הפכה לתחום ידע היברידי שלא יסולא בפז.
מרסקים אלפי מספרים
ריסוק מספרים הוא דרך לומר שאדם מבצע חישובים. ביואינפורמטיקה מסוגלת לרסק עשרות אלפי מספרים בכמה דקות, תלוי כמה מהר המחשב יכול לעבד מידע. מחקרי אומיקה משתמשים במחשבים להפעלת אלגוריתמים - חישובים מתמטיים - בקנה מידה גדול על מנת למצוא דפוסים במערכות נתונים גדולות. אלגוריתמים נפוצים כוללים פונקציות כמו אשכול היררכי (ראה הפניה 3) וניתוח רכיבים עיקרי. שתיהן טכניקות למציאת קשרים בין דגימות שיש בהן גורמים רבים. זה דומה לקביעה אם אתניות מסוימות שכיחות יותר בין שני קטעים בספר טלפונים: שמות משפחה שמתחילים בשמות A לעומת שמות משפחה המתחילים ב- B.
ביולוגיה מערכות
ביואינפורמטיקה אפשרה ללמוד כיצד מערכת שיש בה אלפי חלקים נעים מתנהגת ברמה של כל החלקים הנעים בבת אחת. זה כמו לצפות בלהקה של עופות עפים באחדות או בית ספר של דגים שוחה באחדות. בעבר, גנטיקאים חקרו גן אחד בלבד בכל פעם. למרות שלגישה זו יש עדיין מעלות מדהימה והיא תמשיך לעשות זאת, ביואינפורמטיקה אפשרה לגלות תגליות חדשות. ביולוגיה של מערכות היא גישה לחקר מערכת ביולוגית על ידי כימות של חלקים נעים מרובים, כמו לימוד המהירות הקולקטיבית של כיסים שונים של עופות שטסים כמו להקה אחת גדולה ומסתובבת.