Bioinformatik är ett område som använder datorer för att lagra och analysera molekylärbiologisk information. Genom att använda denna information i ett digitalt format kan bioinformatik sedan lösa problem inom molekylärbiologi, förutsäga strukturer och till och med simulera makromolekyler. I en mer allmän mening kan bioinformatik användas för att beskriva vilken användning som helst av datorer i biologisyfte, men den molekylärbiologiska specifika definitionen är den absolut vanligaste.
I början av 21-talet började forskare sekvensera hela arters genom och lagra dem på datorer, vilket gjorde det möjligt att använda bioinformatik för att modellera och spåra ett antal fascinerande saker. En av dessa tillämpningar är att härleda evolutionär förändring i en art. Genom att undersöka ett genom och se hur det förändras över tid kan evolutionära biologer faktiskt spåra evolutionen när den sker.
Den mest kända tillämpningen av bioinformatik är sekvensanalys. Vid sekvensanalys lagras DNA-sekvenser av olika organismer i databaser för enkel hämtning och jämförelse. Det välrapporterade Human Genome Project är ett exempel på sekvensanalys bioinformatik. Med hjälp av massiva datorer och olika metoder för att samla in sekvenser sekvenserades hela det mänskliga genomet och lagrades i en strukturerad databas.
DNA-sekvenser som används för bioinformatik kan samlas in på ett antal sätt. En metod är att gå igenom ett genom och leta fram individuella sekvenser för att registrera och lagra. En annan metod är att helt enkelt ta tag i enorma mängder fragment och jämföra dem alla, hitta hela sekvenser genom att överlappa de överflödiga segmenten. Den senare metoden, känd som hagelgevärssekvensering, är för närvarande den mest populära på grund av sin lätthet och hastighet.
Genom att jämföra kända sekvenser av ett genom med specifika mutationer kan mycket information samlas in om oönskade mutationer som cancer. Med den genomförda kartläggningen av det mänskliga genomet har bioinformatik blivit mycket viktig i forskningen om cancer i hopp om ett eventuellt botemedel.
Datorer används också för att samla in och lagra bredare data om arter. Species 2000-projektet syftar till exempel till att samla in en stor mängd information om alla arter av växter, svampar och djur på jorden. Denna information kan sedan användas för ett antal tillämpningar, inklusive spårning av förändringar i populationer och biomer.
Det finns många andra tillämpningar av bioinformatik, inklusive att förutsäga hela proteinsträngar, lära sig hur gener uttrycker sig i olika arter och bygga komplexa modeller av hela celler. När datorkraften ökar och våra databaser med genetisk och molekylär information expanderar, kommer bioinformatikens område att växa och förändras drastiskt, vilket gör att vi kan bygga modeller med otrolig komplexitet och användbarhet.