Биоинформатика ҳозирги кунда ривожланган давлатлар илмий жамоатчилиги орасида тез-тез қулоққа чалиниб турадиган атамалардан бирига айланиб бўлди. Ваҳоланки бир неча ўн йиллар аввал биология ва информатикани бир-биридан алоҳида фан сифатида тушунар эдик. Лекин буни қарангки биология ва информатика фанларининг ҳам ўзаро кесишган нуқтаси бор экан. Ана шу нуқтада биоинформатика фани юзага келган.
Биоинформатика бу биологик кўрсаткичларни ифодалашда фойдаланиладиган усуллар ва дастурларни ишлаб чиқувчи фан. Тадқиқотчи томонидан биологиянинг бирор соҳасида тажрибалар олиб борган сайин ушбу йўналишга оид биологик маълумотлар кўлами ортиб бораверади. Бу эса ушбу маълумотларни қўлда анализ қилиш имконини қийинлаштиради. Худди мана шу ерда биолог ахборот технологияларига эҳтиёж сеза бошлайди. Биологик кўрсаткичларни компютер унга юкланган дастур асосида ҳисоблайди, гуруҳларга ажратади, анализ қилади, қайта ишлайди. Бу ишнинг аниқ ва қисқа вақтда амалга оширилишини таъминлайди.
Биоинформатика қаерда қўлланилади?
Ҳозирги ривожланган дунёда алоҳида фанлар катта ютуққа эриша олмайди. Интегратсиялашган фанлар ёки йўналишлар эса нисбатан улкан натижаларга эриша олади. Шу боис агар биолог ўз навбатида ахборот технологияларидан, дастурлаш тилларидан хабардор бўлса, меҳнат бозорида унга бўлган эҳтиёжнинг юқори бўлишига ва ўз навбатида катта молиявий манбага эришишига сабаб бўлади. Айни вақтда фарматсевтика, биотехнология, медитсина, биокимё, биофизика, экология, филогенетика, генетика каби соҳаларда биоинформатика фани ва унинг методларига бўлган талаб кундан кунга ортиб бормоқда. Ҳаттоки классик фанлардан ҳисобланган систематика, зоология, ботаника фанлари ҳам сўнгги ўн йилликда биоинформатикага тез-тез мурожаат қилмоқда. Айниқса турларни аниқлаш борасида биоинформатика усулларидан кенг фойдаланилмоқда.
Қисқача тарихи
1970-йилда нидерланд назариётчи биологи Полина Ҳогевег ва Бен Ҳеспер биотик тизимдаг информатсион жараёнларни тадқиқ этиш давомида “биоинформатика” деган терминни қўллаган.
Дастлаб 1950-йилларда Фредерик Сенжер инсулин оқсилининг кетма-кетлигини аниқлаган вақтдаёқ молекуляр биология фанида компютерларнинг аҳамияти орта бошлаган. Боиси бир неча хил организмлардаги инсулин оқсилининг кетма-кетлиги тартибини ўзаро қўлда солиштириб чиқиш амалий жиҳатдан имконсиз бўлган. Бу соҳада ишлаган илк тадқиқотчилардан бири Маргарет Оукли Дейхофф эди. У биринчилардан бўлиб оқсил кетма-кетлиги ҳақидаги маълумотларни тўплаб, уни китоб ҳолида чоп этди ва илк маротаба молекуляр эволутсия соҳасида ўзаро бир қаторга жамланган оқсил ёки нуклеотидлар кетма-кетлигини қўллаш методикасини ишлаб чиқди. НКБИ директори Девид Липман уни “биоинформатиканинг отаси ва онаси” деб аталаган эди.
Биоинформатиканинг асосий вазифалари нималардан иборат?
Нормал ҳужайранинг турли касалликлар вақтида қандай ўзгаришини тадқиқ этиш учун аввало у ҳақидаги барча биологик кўрсаткичлар ўзаро умумлаштирилган ва бир бутун системага айлантирилиши лозим эди. Мана шундагина олимлар ҳужайранинг ҳолатига яхлит бир назар сола олиш имконига эга эдилар. Худди мана шу нуқтада биоинформатика олимларга жуда қўл кела бошлади. Унинг методлари ёрдамида ҳужайрадаги барча кўрсаткичларни умумлаштириш, таҳлил қилиш ва бирор йўналишга талқин этиш имкони мавжуд эди. Ҳужайрадаги ушбу кўрсаткичларга нуклетидлар ва аминокислоталар кетма-кетлиги, оқсил доменлари ва оқсил тузилиши киради. Маълумотни таҳлил қилиш ва талқин қилишнинг долзарб жараёни ҳисоблаш биологияси деб аталади.
Қўлланиладиган энг муҳим соҳалари
Айни вақтда биоинформатика биологиянинг жуда кўп соҳаларида қўлланилади. Шулардан бири эволутсион биологиядир. Эволутсион биология турларнинг келиб чиқиши ҳамда узоқ вақт мобайнида қандай шаклланишини тадқиқ этади. Биоинформатика қуйидаги йўналишларда эволутсион биологларга ёрдам беради:
— Кўпгина организмлар (тур сонининг аҳамияти йўқ) ДНК сидаги ўзгаришларни ўрганган ҳолда уларни эволутсия жараёнини ўрганишда;
— Бутун бошли геномларни солиштиришда (БЛАСТ ёрдамида); бу эса эволутсион жараёнларни яхлит ҳолатда ўрганиш имконини беради.
— Популятсияларнинг компютер моделини ишлаб чиқишда; бу узоқ вақт давомида ушбу биологик тизимдаги ўзгаришлар ва ўзига хослик жараёнини ўрганиш имконини беради.
— Жуда кўп турлар ҳақидаги маълумотларни ўзида жамлаган мақолаларнинг яратилишида.
Биоинформатика қўлланиладиган энг машҳур дастурлар
АКТ – геном таҳлилида қўлланилади.
Арлеқуин – популятсион-генетик маълумотларни таҳлил этишда қўлланилади.
БЛАСТ – нуклеотидлар ва аминокислоталар кетма-кетлиги халқаро базасидан энг яқин бўлган қариндош тур кетма-кетликни аниқлашда қўлланилади.
Клустал – кўпгина нуклеотид ва аминокислоталар кетма-кетлигини ўзаро ўхшашларини аниқлаб бир қаторга йиғишда қўлланилади.
ДнаСП – ДНК кетма-кетлигидаги полиморфизм ҳолатини таҳлил қилиш учун қўлланилади.
ФигТрее – филогенетик дарахтни таҳрир қилишда фойдаланилади.
МЕГА – молекуляр-эволутсион генетик таҳлилларда фойдаланилади.
Бундан ташқари юзлаб дастурлар мавжуд бўлиб, улар ушбу соҳада фаолият олиб борувчи тадқиқотчига қулайликларни яратади. Ушбу мақолани ёзиш давомида ҳисоблаб кўрсам мен ўзим айни вақтдаги фаолиятим давомида деярли куни ўртача 6 та мана шундай дастурлар билан ишлатар эканман.