Bioinformatică

Biodiversitatea", cuprinde o varietate de forme de viaţă de pe planetă, se întinde de la gene la speciile pentru ecosisteme (Wilson, 1988). Definitia reflecta , de asemenea, intenţia de a surprinde nu doar lucrurile cunoscute, dar variaţia ne duce in necunoscut. Acest decalaj de cunoştinţe se extinde în continuare, nu numai ca sunt multe componente ale biodiversităţii încă necunoscute ştiinţei, dar, de asemenea, valorile viitoare ale componentelor biodiversităţii sunt greu de estimat. Studiul biodiversităţii, prin urmare, este fundamental pentru a dezvolta strategii de conservare a acesteia, adoptand o formă de analiză a riscurilor care implică estimarea modelelor de variaţie, şi apoi încercând să conserve cât mai mult din această variaţie estimata ca posibia modalitate de a păstra valori posibile pentru viitor.

Modele filogenetică printre taxoni (părţi din pomul vietii ) rezuma modele generale de variaţie la nivel de gene sau alte caracteristici ale taxonilor. Scenarii diferite, de extincţii ale taxonului pot fi exprimate ca pierderi potenţiale în diversitate şi, în acest fel, poat ghida priorităţile de conservare. Poate pur şi simplu, am dori, sa evitam "tăierea" ramurii mari din pomul vieţii. Privite în mod pozitiv, de succes de conservare strategiile păstreaza la fel de mare cantitate de "diversitate filogenetica".

O măsură cantitativă a diversităţii filogenetice, a fost definita lungimea totală a tuturor ramurilor filogenetice necesare pentru controlul unui anumit set de taxoni pe copac.

În ultimii 20 de ani s-a dovedit că multe proteine, cu diverse origini, dar având funcţii similare au secvenţe similare de aminoacizi. Prin urmare, există secvenţe ADN care sunt similare chiar dacă proteina analizată provine de la specii diferite cum sunt şoarecii şi oamenii.

Astfel, căutăm diferenţele şi similarităţile la nivelul ADN dintre un şoarece şi un om pentru foarte multe secvenţe similare. Încă de la începutul anilor ’90, multe laboratoare analizează întregul genom al câtorva specii cum sunt: bacteriile, fermenţii (yeasts), şoarecii şi oamenii. În tot timpul acestui efort colaborativ cantităţi enorme de date sunt colectate şi stocate în baze de date, majoritatea dintre ele fiind public accesibile. Pe lângă adunarea acestor date, este necesară compararea acestor secvenţe de nucleotide sau de aminoacizi pentru a depista similarităţile şi diferenţele.

Deoarece nu este foarte uşor să compari secvenţe de câteva (sute) de nucleotide sau amino acizi cu mâna, câteva tehnici numerice au fost dezvoltate pentru a rezolva această problemă. În plus, aceste tehnici sunt mai puţin generatoare de erori decât abordarea manuală. Utilizarea tehnicilor numerice pentru analiza datelor biologice constituie ceea ce astăzi este cunoscut sub numele de Bioinformatică (Biocomputing).

Câţiva algoritmi au fost dezvoltaţi şi implementaţi pentru a asigura o interfaţă grafică ce permite utilizatorului accesul la bazele de date existente. În acest mod, compararea secvenţelor nou găsite cu acelea stocate în baza de date este o problemă de câteva minute. Dar chiar şi aşa, este necesară o analiză atentă a rezultatului şi, eventual, reluarea căutării în baza de date cu un filtru de selecţie mai fin. Astfel, este posibilă determinarea rapidă a diferenţelor dintre specii, precum şi diferenţele dintre un individ sănătos şi unul bolnav. Bioinformatica poate de aceea conduce la o mai bună înţelegere a vieţii şi a cauzelor moleculare ale diferitelor boli.

Una dintre problemele de care se ocupă bioinformatica se referă la crearea şi menţinerea bazelor de date cu informaţii biologice. Secvenţele de acizi nucleici (şi secvenţele proteice legate de ele) constituie majoritatea unor astfel de baze de date. În timp ce stocarea şi organizarea milioanelor de nucleotide este departe de a fi trivială, proiectarea unei baze de date şi dezvoltarea unei interfeţe prin intermediul căreia cercetătorii pot atât accesa informaţia existentă cât şi trimite noi date este numai la început.

Cea mai presantă sarcină în bioinformatică implică analiza acestor secvenţe informaţionale. Bioinformatica (Computational Biology, Bioinformatics) este numele dat acestui proces şi implică următoarele:

Dezvoltarea unor metode de prezicere a structurii şi/sau funcţiei ale proteinelor nou descoperite şi ale secvenţelor din structura ARN.

Gruparea proteinelor în familii de secvenţe înrudite şi dezvoltarea modelelor de proteine.

Ordonarea proteinelor similare şi generarea arborelui filogenetic pentru examinarea relaţiilor de evoluţie.