الثلاثاء، 23 أكتوبر 2018

ماهي المعلوماتية الحيوية أو البايوانفورماتكس

البحث العلمي تطور بشكل كبير في الفترة الاخيرة لعدة عوامل لعل من أهمها في نظري هو استخدام نظريات الرياضيات والإحصاء والفيزياء بفعالية أكبر في المجالات العلمية المتعددة باستخدام الحاسوب. الحواسيب، خصوصا المتطورة والسريعة، احدثت الفارق لأننا بعصر البيانات الضخمة التي من الاستحالة تحليلها وفهمها بالطرق اليدوية أو حتى باستخدام الحواسيب المكتبية البسيطة مع بعض الاستثناءات بالطبع. تخيل معي انه مثلا ملف RNA-Seq واحد يوصل حجمه إلى 8 جيجا بايت للعينه الواحدة.
علماء الاحياء، كغيرهم من العلماء، أبدوا تلهفهم منذ البدايات الأولى لظهور الحاسوب للاستفادة من قدراته في الاكتشافات الحيوية. التداخل بين علوم الحاسب والاحياء مع علوم البيانات أنتج لنا المعلوماتية الحيوية. يمكن اول من دعي إلى استخدام التكنولوجيا في الطب والاحياء هو العالم روبرت ليدلي في مقال علمي نشره سنة 1959 (المقال). نفس العالم تعاون مع العالمة مارغريت دايهوف في تأسيس اول قاعده للبروتينات سنة 1984 الي أصلا تحتوي على بينات ومعلومات كاتبها ليدلي أساسا في أطلس أنهاة سنة 1970.
ظهور الانترنت سهل الاتصال وتصفح البيانات من مراكز الأبحاث المختلفة حول انحاء العالم والذي ساعد بشكل كبير في تطور العلوم البيولوجية. هذا التطور الجديد غيَّر الكثير من المعطيات في مجال الأحياء، حيث سمح التوفر السهل لهذه المعلومات للباحثين بمقارنة تركيبة بروتين جديد مع بروتينات أخرى بطريقة أتوماتيكية ومقارنة جينات بعض الفيروسات مع فيروسات أخرى مما أمكن من تصنيف العديد من البكتريا أو الفيروسات وبالتالي إمكانية الحصول على فكرة أولية لكيفية معالجة فيروس جديد وإمكانية تحديد فصيلته.
لضمان دقة المعلومات المخزنة في هذه القواعد أسست لجنان مختصة لتدقيقها، فمثلا إذا اكتشف فريق بحث بنية بروتين غير معروف أو تركيبة الحمض النووي لفيروس أو بكتيريا أو أي كائن حي آخر يمكنها إرسال هذه المعلومة إلى قاعدة البيانات المختصة حيث يتم مراجعتها ومراجعة الطريقة التي أجريت بها التجارب ومن ثم اضافتها. طبعا تقدر تأخذ قاعدة بيانات البروتينات كمثال (اضغط).

احدى المشاكل التي نتجت هو التضخم الاسي لحجم قواعد البيانات مما استلزم تصميم خوارزميات فعاله لتسريع هذه العمليات.


نمو قاعدة بيانات البروتينات
PDB

احد الطرق أو الخوارزميات الشهيرة, على سبيل المثال لا الحصر,هي خوارزمية نيدلمان ووينتس للمقارنه بين سلستي بروتين والنسخة المطورة لها خوارزمية سمث وواترمان سنتي 1970 و 1981 .
طريقة عمل خوارزمية سمث وواترمان

في السنوات الاخيرة، تم تطير الكثير من الخوارزميات المبنية على الخوارزميات السابقة. لعل من أشهرها واكثرها استخداما الخوارزميات المستخدمة في برنامج البلاست (البلاست) التي بأستطاعتها التعامل مع ملايين العينات واعادة النتائج بظرف دقائق. وهذه مراجعه خفيفة للبلاست.



ليست هناك تعليقات:

إرسال تعليق