Introduzione alla bioinformatica per principianti
Articolo di Vijini Mallawaarachchi
La parola Bioinformatica sta facendo una svolta nel mondo della scienza di oggi. La parola sembra essere composta da due parti che sono legate a due campi diversi, la biologia e l’informatica. Circa uno o due decenni fa, la gente vedeva la biologia e l’informatica come due campi completamente diversi. Uno permette di imparare a conoscere gli esseri viventi e le loro funzioni, mentre l’altro a conoscere i computer e le teorie sottostanti.
Salviamo il discorso dettagliato per dopo. Se non hai idea di questo nuovo campo emergente, sei nel posto giusto. In questo articolo, spiegherò questo campo nel modo più semplice possibile, senza approfondire la biologia né l’informatica. Se, però, sei interessato all’argomento e vuoi approfondire, iscriviti al corso “Data Science e bioinformatica“, lo trovi nella sezione dedicata del sito di Deep Learning Italia.
Cos'è la Bioinformatica?
bio + informatica = bioinformatica
La bioinformatica è un campo interdisciplinare che sviluppa metodi e strumenti software per la comprensione dei dati biologici. Come campo interdisciplinare della scienza, la bioinformatica combina informatica, statistica, matematica e ingegneria per analizzare e interpretare i dati biologici.
Con l’emergere di nuovi concetti, teorie e tecniche nell’analisi biologica, un’enorme quantità di dati viene raccolta dagli scienziati dopo aver condotto vari esperimenti. Sebbene la quantità di dati cresca in modo esponenziale, diventa poco pratico analizzarli manualmente. È qui che intervengono le tecniche informatiche insieme alla statistica, alla matematica e all’ingegneria. Le tecniche computazionali vengono utilizzate per analizzare queste grandi quantità di dati in modo più accurato ed efficiente. Quindi, la bioinformatica può essere considerata come un campo della scienza dei dati per risolvere problemi in biologia.
Esperimenti di allora e di oggi
Prima dell’emergere della bioinformatica, c’erano solo due modi per condurre esperimenti biologici.
- All’interno di un organismo vivente (in vivo, che significa vivere in latino)
- In un ambiente artificiale (in vitro, che significa in vetro in latino)
Il campo della bioinformatica è considerato come in silico (che significa in silicio in latino), dove conduciamo esperimenti biologici in un chip di silicio, o più precisamente in un microprocessore. Uno dei principali vantaggi dei metodi in silico è che è possibile eseguire simulazioni ed eseguire esperimenti senza utilizzare animali o reagenti. Questo sarà sui buoni libri degli attivisti per i diritti degli animali. 😊
Perché imparare la bioinformatica?
La bioinformatica è diventata una scienza interdisciplinare essenziale per le scienze della vita e le scienze biomediche. Se sei un biologo, scoprirai che avere conoscenze in bioinformatica può avvantaggiarti immensamente con i tuoi esperimenti e ricerche.
L’attuale industria del lavoro è piena di posti vacanti per persone con competenze in bioinformatica. Science Mag afferma che le principali aziende farmaceutiche, biotecnologiche e di software stanno cercando di assumere professionisti con esperienza in bioinformatica dove lavoreranno con enormi quantità di informazioni biologiche e sanitarie. Dai un’occhiata a Indeed.com per vedere diverse opportunità di lavoro nel campo della bioinformatica.
Oltre ai lavori e ai requisiti di carriera, se ami sia la biologia che l’informatica, allora questo campo è per te. Come studente universitario di informatica che ama la biologia e sta attualmente studiando bioinformatica, fidati di me quando dico questo, amerai sicuramente questo campo.
Cosa imparerai in Bioinformatica?
Prima di tutto, dovrai imparare un po ‘di biologia; genetica e genomica per essere specifici. Ciò includerà lo studio di geni, DNA, RNA, strutture proteiche, ecc.
Quindi dovrai studiare sequenze biologiche (ad esempio, sequenze trovate in DNA, RNA e proteine) e tecniche per scoprire e analizzare vari modelli in esse. Ti imbatterai in vari algoritmi utilizzati da diverse tecniche.
Poiché avrai a che fare con grandi quantità di dati, è fondamentale avere una buona comprensione delle statistiche in quanto devi analizzare i dati in base a requisiti specifici. Quindi, imparerai molto anche sulle statistiche.
Naturalmente, avrai bisogno di competenze di programmazione. R, Python e Bash sono i linguaggi di programmazione più utili e comunemente usati. Decidere da quale iniziare dipende dai tuoi obiettivi. Ho selezionato Python. 🐍 È possibile utilizzare anche altri linguaggi come C/C++ e Java.
Dopo aver avuto una comprensione di base dei concetti fondamentali, si può procedere a conoscere altre aree come la bioinformatica strutturale, la biologia dei sistemi e le reti biologiche.
Applicazioni della Bioinformatica
Secondo Science Daily, la bioinformatica viene utilizzata in molti aspetti diversi tra cui sequenze di DNA, geni, proteine e modelli di evoluzione. Non entreremo nei dettagli di questi.
Una ben nota applicazione della bioinformatica è nei campi della medicina di precisione e della medicina preventiva. Nella medicina di precisione, le tecniche di assistenza sanitaria per i singoli pazienti vengono personalizzate di conseguenza, compresi trattamenti e pratiche. Piuttosto che curare o curare le malattie, la medicina di precisione consiste nello sviluppo di misure per prevenire le malattie. Alcune delle aree di interesse di questi campi sono l’influenza, il cancro, le malattie cardiache e il diabete. Sono state condotte ricerche per identificare le alterazioni genetiche nei pazienti che consentono agli scienziati di elaborare trattamenti migliori e persino possibili misure di prevenzione. Puoi leggere di più sul ruolo della bioinformatica nel trattamento del cancro da questo articolo del National Cancer Institute.
Un’altra importante applicazione della bioinformatica è per la creazione di farmaci. Possiamo comprendere la malattia utilizzando strumenti computazionali, identificare la causa della malattia e trattare con farmaci adatti di conseguenza, piuttosto che limitarci a trattare i sintomi.
Queste sono alcune delle applicazioni della bioinformatica. Ci sono molte altre situazioni in cui viene utilizzata la conoscenza della bioinformatica, tra cui microbiologia, tecnologia genetica e agricoltura.
Considerazioni finali
Sono passate alcune settimane da quando ho iniziato a imparare la bioinformatica e mi sono interessato molto ad essa. Ho fatto un po ‘di lettura e vorrei raccomandare i seguenti libri.
- Bioinformatica per manichini di Cedric Notredame e Jean-Michel Claverie
- Bioinformatica per principianti: geni, genomi, evoluzione molecolare, database e strumenti analitici di Supratim Choudhuri
- Programmazione bioinformatica in Python: un corso pratico per principianti di Ruediger-Marcus Flaig
- Programmazione bioinformatica utilizzando Python di Mitchell L. Model
Penso che questi libri siano eccellenti per i principianti. Dopo aver letto questi otterrai una buona base e la comprensione dei concetti di base e inizierai anche la programmazione.
Dato che sono ancora molto nuovo in questo campo, mi piacerebbe sentire il tuo consiglio. 😇
Spero che tu abbia un’idea di base della bioinformatica.
Grazie per aver letto…! 😃
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