Bioinformatiikka on ala, joka käyttää tietokoneita molekyylibiologisten tietojen tallentamiseen ja analysointiin. Käyttämällä näitä tietoja digitaalisessa muodossa bioinformatiikka voi sitten ratkaista molekyylibiologian ongelmia, ennustaa rakenteita ja jopa simuloida makromolekyylejä. Yleisemmässä mielessä bioinformatiikkaa voidaan käyttää kuvaamaan mitä tahansa tietokoneiden käyttöä biologian tarkoituksiin, mutta molekyylibiologiakohtainen määritelmä on ylivoimaisesti yleisin.
21 -luvun alussa tutkijat alkoivat sekvensoida koko lajin genomit ja tallentaa ne tietokoneille, jolloin bioinformatiikan avulla voit mallintaa ja seurata monia kiehtovia asioita. Yksi näistä sovelluksista on evoluution muutoksen johtaminen lajissa. Tutkimalla genomia ja katsomalla, miten se muuttuu ajan myötä, evoluutiobiologit voivat itse jäljittää evoluution sellaisena kuin se tapahtuu.
Bioinformatiikan tunnetuin sovellus on sekvenssianalyysi. Sekvenssianalyysissä eri organismien DNA -sekvenssit tallennetaan tietokantoihin helpon haun ja vertailun vuoksi. Hyvin raportoitu Human Genome Project on esimerkki sekvenssianalyysin bioinformatiikasta. Käyttämällä massiivisia tietokoneita ja erilaisia menetelmiä sekvenssien keräämiseksi koko ihmisen genomi sekvensoitiin ja tallennettiin strukturoituun tietokantaan.
Bioinformatiikassa käytettävät DNA -sekvenssit voidaan kerätä monella tavalla. Yksi tapa on käydä läpi genomi ja etsiä yksittäisiä sekvenssejä tallennettavaksi ja tallennettavaksi. Toinen menetelmä on yksinkertaisesti napata valtavia määriä fragmentteja ja verrata niitä kaikkia, löytää kokonaisia sekvenssejä päällekkäin redundanttien segmenttien kanssa. Jälkimmäinen menetelmä, joka tunnetaan nimellä haulikon sekvensointi, on tällä hetkellä suosituin sen helppokäyttöisyyden ja nopeuden vuoksi.
Vertaamalla genomin tunnettuja sekvenssejä spesifisiin mutaatioihin, voidaan kerätä paljon tietoa ei -toivotuista mutaatioista, kuten syövistä. Ihmisen genomin kartoituksen jälkeen bioinformatiikasta on tullut erittäin tärkeä syöpätutkimuksessa lopullisen paranemisen toivossa.
Tietokoneita käytetään myös keräämään ja tallentamaan laajempaa tietoa lajeista. Esimerkiksi Laji 2000 -hanke pyrkii keräämään suuren määrän tietoa kaikista maan kasvi-, sieni- ja eläinlajeista. Näitä tietoja voidaan sitten käyttää useissa sovelluksissa, mukaan lukien populaatioiden ja biomien muutosten seuranta.
Bioinformatiikassa on monia muita sovelluksia, mukaan lukien kokonaisten proteiinisäikeiden ennustaminen, geenien ilmaisun oppiminen eri lajeissa ja kokonaisten solujen monimutkaisten mallien rakentaminen. Kun laskentateho kasvaa ja geneettistä ja molekyylitietoa sisältävät tietokantamme laajenevat, bioinformatiikan valtakunta kasvaa ja muuttuu rajusti, jolloin voimme rakentaa uskomattoman monimutkaisia ja hyödyllisiä malleja.