Komputationaalinen biologia

Wikipediasta
Sivulta puuttuu ensiarviointi.
Siirry navigaatioon Siirry hakuun

Komputationaalinen biologia eli laskennallinen biologia tarkoittaa data-analyysin, matematiisen mallinnuksen ja komputationaalisten simulaatioiden käyttämistä biologisten järjestelmien ja niiden vuorovaikutuksien ymmärtämiseksi.[1] Komputationaalinen biologia on biologian, tietojenkäsittelytieteide ja big datan risteymä, mutta tällä alalla on myös juuri teknillisessä matematiikassa, kemiassa ja genetiikassa eli perintötieteessä.[2] Komputationaalinen biologia on eri ala kuin biologinen laskenta, joka on tietojenkäsittelytieteiden ala, jossa sovelletaan biotekniikkaa tietokoneiden luomiseen.

Historia

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Bioinformaatioteknologia eli biologisten systeemien informatiivisten prosessien analysointi sai alkunsa alana 1970-luvulla. Tähän aikaan tekoälytutkimus sovelsi ihmisaivojen toimintaan perustuvia verkkomalleja luodakseen uusia algoritmeja. Tämä biologisen datan käyttö johti biologian tutkijoiden käyttämään tietokoneita arvioimaan ja vertaamaan suuria aineistoja omalla alallaan.[3]

Vuonna 1982 tukijat jakoivat aineistoja reikäkorteilla. Tiedon määrä nousi eksonentiaalisesti 1980-luvun lopussa, mikä loi tarpeen uusille komputationaalisille menetelmille aineistojen sisältämän oleellisen tiedon tulkintaan.[3]

Vuonna 1990 alkanut Human Genome Project eli HGP-hanke on hyvä esimerkki komputationaalisesta biologiasta.[4] Vuoteen 2003 mennessä projektin avulla oltiin saatu kartoitettua 85 % ihmisen genomista onnistuen projektin alkuperäisessä tavoitteessa.[5] Vasta vuonna 2021 "koko genomi" saatiin selvitettyä siten, että vain 0.3 % nukleotideistä oli potentiaalisten ongelmien riivaamia.[6][7] Puuttuva Y-kromosomi lisättiin tammikuussa 2022.

1990-luvun lopusta lähtien komputationaalisesta biologista on tullut oleellinen osa biologiaa johtaen monen pienemmän alan syntyyn. Nykyään Kansainvälinen Komputationaalisen Biologia Yhteisö (engl. International Society for Computational Biology) on tunnistanut 21 erilaista "Erityisen mielenkiinnon yhteisöjä" (engl. "Communities of Special Interest"), joista jokainen edustaa pientä osaa suuremmasta alasta.[8] Ihmisen genomin kartoituksen lisäksi komputationaalinen biologia on auttanut luomaan tarkkoja mallinnuksia ihmisaivoista, mallintamaan genomin kolmiulotteista rakennetta sekä mallintaa biologisia järjestelmiä.[3]

Sovelluksia

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Komputatinaalista biologiaa on sovellettu muun muassa anatomia tutkimuksessa johtaen komputationaalisen anatomian alan syntymiseen. Komputationaalista biologiaa on myös sovellettu datan mallinnuksessa johtaen bioinformatiikan ja matemaattisen biologian alojen syntymiseen. Muita sovellusaloja ovat seuraavat: systeemibiologia, evoluutiobiologia, genomiikka, neurotiede sekä farmakologia.[3]

Lähteet

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
  1. ↑ NIH working definition of bioinformatics and computational biology 17 July 2000. Biomedical Information Science and Technology Initiative. Arkistoitu 5 September 2012. Viitattu 18 August 2012.
  2. ↑ About the CCMB Center for Computational Molecular Biology. Viitattu 18 August 2012.
  3. ↑ a b c d Hogeweg, Paulien: The Roots of Bioinformatics in Theoretical Biology. PLOS Computational Biology, 7 March 2011, 7. vsk, nro 3, s. e1002021. PubMed:21483479 PubMed Central:3068925 doi:10.1371/journal.pcbi.1002021 Bibcode:2011PLSCB...7E2021H
  4. ↑ The Human Genome Project genome.gov. 22 December 2020. Viitattu 13 April 2022.
  5. ↑ Human Genome Project FAQ genome.gov. February 24, 2020. Arkistoitu Apr 23, 2022. Viitattu 20.4.2022. (englanti)
  6. ↑ T2T-CHM13v1.1 - Genome - Assembly ncbi.nlm.nih.gov. Arkistoitu Jun 29, 2023. Viitattu 20.4.2022.
  7. ↑ Genome List - Genome ncbi.nlm.nih.gov. Viitattu 20.4.2022.
  8. ↑ COSI Information iscb.org. Arkistoitu 21.4.2022. Viitattu 21.4.2022.
Noudettu kohteesta ”https://fi.wikipedia.org/wiki/Komputationaalinen_biologia”