La bioinformatica è un campo che utilizza i computer per archiviare e analizzare informazioni di biologia molecolare. Utilizzando queste informazioni in formato digitale, la bioinformatica può quindi risolvere problemi di biologia molecolare, prevedere strutture e persino simulare macromolecole. In un senso più generale, la bioinformatica può essere usata per descrivere qualsiasi uso del computer ai fini della biologia, ma la definizione specifica di biologia molecolare è di gran lunga la più comune.
All’inizio del 21° secolo, gli scienziati hanno iniziato a sequenziare i genomi di intere specie e a memorizzarli su computer, consentendo l’uso della bioinformatica per modellare e tracciare una serie di cose affascinanti. Una di queste applicazioni consiste nel dedurre il cambiamento evolutivo in una specie. Esaminando un genoma e osservando come cambia nel tempo, i biologi evoluzionisti possono effettivamente tracciare l’evoluzione mentre si verifica.
L’applicazione più nota della bioinformatica è l’analisi di sequenza. Nell’analisi della sequenza, le sequenze di DNA di vari organismi sono archiviate in database per un facile recupero e confronto. Il ben segnalato Human Genome Project è un esempio di bioinformatica per l’analisi di sequenze. Utilizzando enormi computer e vari metodi di raccolta di sequenze, l’intero genoma umano è stato sequenziato e archiviato all’interno di un database strutturato.
Le sequenze di DNA utilizzate per la bioinformatica possono essere raccolte in diversi modi. Un metodo consiste nell’esaminare un genoma e cercare singole sequenze da registrare e archiviare. Un altro metodo è semplicemente prendere enormi quantità di frammenti e confrontarli tutti, trovando intere sequenze sovrapponendo i segmenti ridondanti. Quest’ultimo metodo, noto come sequenziamento shotgun, è attualmente il più popolare per la sua facilità e velocità.
Confrontando le sequenze note di un genoma con mutazioni specifiche, è possibile raccogliere molte informazioni su mutazioni indesiderabili come i tumori. Con la mappatura completa del genoma umano, la bioinformatica è diventata molto importante nella ricerca dei tumori nella speranza di un’eventuale cura.
I computer vengono anche utilizzati per raccogliere e archiviare dati più ampi sulle specie. Il progetto Species 2000, ad esempio, mira a raccogliere una grande quantità di informazioni su ogni specie di pianta, fungo e animale sulla terra. Queste informazioni possono quindi essere utilizzate per una serie di applicazioni, incluso il monitoraggio dei cambiamenti nelle popolazioni e nei biomi.
Esistono molte altre applicazioni della bioinformatica, tra cui la previsione di interi filamenti proteici, l’apprendimento di come i geni si esprimono in varie specie e la costruzione di modelli complessi di intere cellule. Con l’aumento della potenza di calcolo e l’espansione dei nostri database di informazioni genetiche e molecolari, il regno della bioinformatica è destinato a crescere e cambiare drasticamente, consentendoci di costruire modelli di incredibile complessità e utilità.