Tunazungumza juu ya watu wa siku zijazo ambao huamua tarehe kuu ya kikaboni. Katika miongo miwili iliyopita, kiasi cha data ya kibiolojia inayoweza kuchambuliwa imeongezeka mara nyingi kutokana na mpangilio wa jenomu la binadamu. Kabla ya hili, hatukuweza hata kufikiria kwamba kwa kutumia habari iliyohifadhiwa kihalisi katika damu yetu, ingewezekana kujua asili yetu, kuangalia jinsi mwili utakavyoitikia dawa fulani, na hata kubadili urithi wetu wa kibiolojia.
Makala haya na mengine yanaonekana kwanza kwenye tovuti yetu. Furahia kusoma.
Sifa za mwanabiolojia wastani ni sawa na zile za mpanga programu - macho mekundu, mkao ulioinama na alama kutoka kwa vikombe vya kahawa kwenye eneo-kazi. Hata hivyo, katika meza hii kazi si juu ya algorithms abstract na amri, lakini juu ya kanuni ya asili yenyewe, ambayo inaweza kutuambia mengi kuhusu sisi na ulimwengu unaozunguka.
Wataalamu katika uwanja huu hushughulika na idadi kubwa ya data (kwa mfano, matokeo ya mpangilio wa genome ya mtu mmoja huchukua gigabytes 100 hivi). Kwa hivyo, usindikaji wa safu kama hii ya habari inahitaji mbinu na zana za Sayansi ya Data. Ni jambo la busara kwamba mtaalamu wa bioinformatician aliyefanikiwa anapaswa kuelewa sio biolojia na kemia tu, lakini pia mbinu za uchambuzi wa data, takwimu na hisabati - hii inafanya taaluma yake kuwa nadra sana na kwa mahitaji. Wataalamu hao wanahitajika hasa katika maeneo ya dawa za ubunifu na maendeleo ya madawa ya kulevya. Wakubwa wa teknolojia kama IBM na Intel , kujitolea kwa utafiti wa bioinformatics.
Inachukua nini ili kuwa mwanahabari wa kibayolojia?
- Biolojia na Kemia (ngazi ya chuo kikuu);
- Matstat, algebra ya mstari, nadharia ya uwezekano;
- Lugha za programu (Python na R, mara nyingi pia hutumia C ++);
- Kwa bioinformatics ya miundo: kuelewa uchambuzi wa hisabati na nadharia ya milinganyo tofauti.
Unaweza kuingia katika uwanja wa bioinformatics ukiwa na usuli wa kibayolojia na ufahamu wa programu na hisabati. Kwa wa kwanza, kufanya kazi na mipango ya bioinformatics iliyopangwa tayari inafaa, kwa mwisho, maelezo ya algorithmic zaidi ya maalum.
Wanahabari wa kibayolojia hufanya nini?
Bioinformatics ya kisasa imegawanywa katika matawi mawili kuu - bioinformatics ya muundo na bioinformatics ya mlolongo. Katika kesi ya kwanza, tunaona mtu ameketi mbele ya kompyuta na kuendesha programu zinazosaidia kusoma vitu vya kibiolojia (kwa mfano, DNA au protini) katika taswira za 3D. Wanaunda mifano ya kompyuta ambayo inafanya uwezekano wa kutabiri jinsi molekuli ya dawa itaingiliana na protini, muundo wa anga wa protini unaonekanaje kwenye seli, ni mali gani ya molekuli inayoelezea mwingiliano wake na miundo ya seli, nk.
Mbinu za bioinformatics za miundo hutumiwa kikamilifu katika sayansi ya kitaaluma na katika sekta: ni vigumu kufikiria kampuni ya dawa ambayo inaweza kufanya bila wataalam kama hao. Katika miaka ya hivi karibuni, mbinu za kompyuta zimerahisisha sana mchakato wa kutafuta dawa zinazowezekana, na kufanya maendeleo ya dawa kuwa mchakato wa haraka na wa bei nafuu.
SARS-CoV-2 RNA-tegemezi RNA polymerase (kushoto), pamoja na uhusiano wake na RNA duplex.
Jenomu ni nini?
Jenomu ni taarifa zote kuhusu muundo wa urithi wa kiumbe. Karibu viumbe vyote vilivyo hai, carrier wa genome ni DNA, lakini kuna viumbe vinavyosambaza habari zao za urithi kwa njia ya RNA. Jenomu hupitishwa kutoka kwa wazazi hadi kwa watoto, na wakati wa mchakato huu wa maambukizi, makosa yanayoitwa mabadiliko yanaweza kutokea.
Mwingiliano wa dawa ya remdesivir na polymerase ya RNA inayotegemea RNA ya virusi vya SARS-CoV-2.
Mlolongo bioinformatics inahusika na kiwango cha juu cha shirika la jambo hai - kutoka kwa nyukleotidi za mtu binafsi, DNA na jeni, hadi genomes nzima na ulinganisho wao na kila mmoja.
Hebu fikiria mtu anayeona mbele yake seti ya herufi za alfabeti (lakini si rahisi, lakini jeni au asidi ya amino) na anatafuta mifumo ndani yao, akifafanua na kuthibitisha kwa takwimu, kwa kutumia mbinu za kompyuta. Bioinformatics ya mlolongo inaelezea ni mabadiliko gani yanayohusiana na ugonjwa fulani au kwa nini vitu vyenye madhara hujilimbikiza katika damu ya mgonjwa. Kando na data ya matibabu, wanahabari wa kibayolojia huchunguza mifumo ya usambazaji wa viumbe duniani kote, tofauti za idadi ya watu kati ya vikundi vya wanyama, na majukumu na kazi za jeni mahususi. Shukrani kwa sayansi hii, inawezekana kupima ufanisi wa madawa ya kulevya na kujifunza taratibu za kibiolojia zinazoelezea hatua zao.
Kwa mfano, kutokana na uchambuzi wa bioinformatics, mabadiliko yanayosababisha maendeleo ya cystic fibrosis, ugonjwa wa monogenic unaosababishwa na kuvunjika kwa jeni la mojawapo ya njia za kloridi, zilipatikana na kuelezewa. Na sasa tunajua bora zaidi ni nani jamaa wa karibu wa kibaolojia wa mwanadamu na jinsi mababu zetu walikaa karibu na sayari. Kwa kuongezea, kila mtu, kwa kusoma genome yake, anaweza kujua familia yake inatoka wapi na ni wa kabila gani. Wageni wengi (, ) na Kirusi (, ) huduma hukuruhusu kupata huduma hii kwa bei ya chini (kuhusu rubles elfu 20).
Matokeo ya uchambuzi wa mtihani wa DNA kwa asili na uhusiano wa idadi ya watu kutoka MyHeritage.
Matokeo ya jaribio la idadi ya watu DNA kutoka 23andMe.
Jenomu inasomwaje?
Leo, mpangilio wa genome ni utaratibu wa kawaida ambao utagharimu mtu yeyote takriban rubles elfu (pamoja na Urusi). Ili kusoma genome yako, unahitaji tu kutoa damu kutoka kwa mshipa katika maabara maalum: katika wiki mbili utapokea matokeo ya kumaliza na maelezo ya kina ya sifa zako za maumbile. Mbali na genome yako, unaweza kuchambua genomes ya microbiota yako ya matumbo: utajifunza sifa za bakteria ambazo hukaa kwenye mfumo wako wa utumbo, na pia kupokea ushauri kutoka kwa mtaalamu wa lishe.
Genome inaweza kusomwa kwa kutumia njia tofauti, moja ya kuu sasa ni ile inayoitwa "mlolongo wa kizazi kijacho". Ili kutekeleza utaratibu huu, sampuli za kibiolojia lazima kwanza zipatikane. Kila seli ya mwili ina jenomu sawa, hivyo mara nyingi damu inachukuliwa kusoma jenomu (hii ndiyo rahisi zaidi). Kisha seli huvunja na kutenganisha DNA kutoka kwa kila kitu kingine. Kisha, DNA inayotokana imegawanywa katika vipande vidogo vingi na adapta maalum "hushonwa" kwa kila mmoja wao - mlolongo unaojulikana wa nyukleotidi. Kisha nyuzi za DNA zimetenganishwa, na nyuzi za kamba moja zimeunganishwa kwa kutumia adapta kwenye sahani maalum ambayo mlolongo unafanywa. Wakati wa mfuatano, nyukleotidi zilizo na alama za umeme zinaongezwa kwenye mlolongo wa DNA. Kila nucleotide iliyoandikwa, inapounganishwa, hutoa mwanga wa mwanga wa urefu fulani wa wavelength, ambao umeandikwa kwenye kompyuta. Hivi ndivyo kompyuta inavyosoma mfuatano mfupi wa DNA asilia, ambao hukusanywa katika jenomu asili kwa kutumia algoriti maalum.
Mfano wa data ambayo hupanga wanahabari wa kibayolojia hufanya kazi nayo: upatanishi wa mfuatano wa asidi ya amino.
Wataalamu wa biolojia wanafanya kazi wapi na wanapata kiasi gani?
Njia ya bioinformatics kwa jadi imegawanywa katika maeneo mawili kuu - tasnia na sayansi. Kazi kama mwanasayansi wa bioinformatics kawaida huanza na nafasi ya kuhitimu katika taasisi kuu. Hapo awali, wanahabari wa kibayolojia hupokea mshahara wa msingi kulingana na taasisi yao, idadi ya ruzuku wanayoshiriki, na idadi yao ya ushirika-maeneo ambayo wameajiriwa rasmi. Kwa wakati, idadi ya ruzuku na ushirika inakua, na baada ya miaka michache ya kufanya kazi katika mazingira ya kitaaluma, mtaalamu wa bioinformatician hupokea kwa urahisi mshahara wa wastani (rubles 70-80), lakini mengi inategemea bidii na bidii. Wanabiolojia wenye uzoefu zaidi huishia kuendesha maabara zao katika maeneo yao ya utaalam.
Unasomea wapi bioinformatics?
- Chuo Kikuu cha Jimbo la Moscow - Kitivo cha Bioengineering na Bioinformatics
- HSE - Uchambuzi wa Data katika Biolojia na Tiba (Programu ya Uzamili)
- MIPT - Idara ya Bioinformatics
- Taasisi ya Bioinformatics (NPO)
Tofauti na taaluma, hakuna mtu katika tasnia atatumia wakati wake kufundisha mfanyakazi ustadi muhimu, kwa hivyo kupata huko kawaida ni ngumu zaidi. Njia ya kazi ya mwanahabari katika tasnia inatofautiana sana kulingana na utaalamu wao na eneo. Kwa wastani, mishahara katika uwanja huu inabadilika rubles elfu, kulingana na uzoefu na utaalamu.
Wanabiolojia maarufu
Historia ya bioinformatics inaweza kufuatiliwa hadi kwa Frederick Sanger, mwanasayansi Mwingereza aliyepokea Tuzo ya Nobel ya Kemia mwaka wa 1980 kwa ugunduzi wake wa njia ya kusoma mfuatano wa DNA. Tangu wakati huo, mbinu za kusoma mfuatano zimeboreshwa kila mwaka, lakini mbinu ya "Sanger sequencing" ilitumika kama msingi wa utafiti zaidi katika eneo hili.
Kwa njia, programu nyingi zilizoundwa na wanasayansi wa Kirusi sasa zinatumiwa sana duniani kote - kwa mfano, mkusanyiko wa genome. , - St. Petersburg, iliyoundwa katika Taasisi ya St. Petersburg, husaidia wanasayansi kutoka duniani kote kukusanya mfuatano mfupi wa DNA katika mlolongo mkubwa zaidi ili kuunda upya genome za awali za viumbe.
Ugunduzi na mafanikio ya bioinformatics
Siku hizi, wanahabari wa kibayolojia hufanya uvumbuzi mwingi muhimu. Haiwezekani kufikiria maendeleo ya dawa za coronavirus bila kufafanua uchambuzi wake wa jenomu na bioinformatics changamano ya michakato inayotokea wakati wa ugonjwa huo. Kimataifa Wanasayansi wanaotumia jeni linganishi na mbinu za kujifunza mashine waliweza kuelewa ni nini virusi vya corona vinafanana na vimelea vingine.
Ilibadilika kuwa moja ya vipengele hivi ni uimarishaji wa ishara za ujanibishaji wa nyuklia (NLS) ya virusi vya pathogenic ambayo hutokea wakati wa mageuzi. Utafiti huu unaweza kusaidia kusoma aina za virusi ambazo zinaweza kuwa hatari kwa wanadamu katika siku zijazo, na labda kusababisha ukuzaji wa dawa za kuzuia.
Kwa kuongezea, wataalamu wa habari za kibayolojia wamechukua jukumu muhimu katika ukuzaji wa mbinu mpya za uhariri wa jenomu, haswa mfumo wa CRISPR/Cas9 (teknolojia inayozingatia mfumo wa kinga. ) Shukrani kwa uchambuzi wa bioinformatics wa muundo wa protini hizi na maendeleo yao ya mabadiliko, usahihi na ufanisi wa mfumo huu umeongezeka kwa kiasi kikubwa katika miaka ya hivi karibuni, ambayo imefanya iwezekanavyo kuhariri kwa makusudi genomes ya viumbe vingi (ikiwa ni pamoja na wanadamu).
Unaweza kupata taaluma inayotafutwa kuanzia mwanzo au Level Up kulingana na ujuzi na mshahara kwa kuchukua kozi za mtandaoni za SkillFactory:
Kozi zaidi
Chanzo: mapenzi.com