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Bioinformática

Última atualização em 19 de agosto de 2022

Definição bioinformática

A bioinformática é um campo científico interdisciplinar que combina conceitos de biologia e ciência da computação para enfrentar grandes questões computacionais. O papel dos computadores aumentou cada vez mais nos últimos anos, e quase todas as ciências aproveitam a tecnologia para processar e analisar informações. No nível mais básico, a bioinformática pode ser considerada o uso simples de planilhas de computador e observações biológicas para quantificar e analisar as informações presentes. Embora esses tipos de tarefas fossem exclusivos para cientistas com acesso ao computador, qualquer pessoa com uma compreensão da biologia e um processador de planilhas poderia se envolver em bioinformática. No entanto, o campo progrediu rapidamente desde a sua criação. Agora, programas e software avançados são criados para enfrentar uma gama diversificada de problemas e responder a perguntas que eram anteriormente ininterruptas. A bioinformática e a biologia computacional agora são consideradas termos intercambiáveis.

Major de Bioinformática

O aumento do uso de bioinformática em todos os ramos da ciência aumentou bastante a demanda por cursos de bioinformática. Algumas escolas criaram programas interdisciplinares entre seus departamentos de biologia e ciência da computação, que ajudam a preencher a lacuna entre as duas ciências. Outros programas tomam uma parte específica da bioinformática no contexto da ciência que está sendo ensinada. Em muitos programas de epidemiologia, por exemplo, a bioinformática compõe um segmento do curso.

Existem vários campos de estudo que incorporam fortemente a bioinformática. A proteômica, por exemplo, é a ciência da classificação e compreensão de proteínas e suas origens. Os computadores são necessários para modelar o código genético, o sequenciamento de aminoácidos e a estrutura 3D das proteínas. Usando esses modelos, podemos até prever como certas proteínas interagem com outras moléculas. Eventualmente, podemos modelar um organismo inteiro e estudar como todas as reações ocorrem em todo o organismo. O mesmo se aplica à genética e outras ciências que dependem do processamento do DNA. Antes dos computadores, o processamento de até uma pequena parte do DNA era irrealista e levaria anos humanos, simplesmente com base no grande número de elementos envolvidos. A análise do DNA, proteínas e outros tecidos por computadores também se espalha em outros cursos. Mesmo graus na justiça criminal exigirá algum conhecimento de bioinformática. As evidências de impressão digital e DNA compõem a maioria das evidências em muitos casos criminais, e a bioinformática é fundamental para obter e validar essas evidências.

Muitos graus de bioinformática são graus de nível de pós -graduação, tanto o conhecimento dos computadores quanto da biologia é necessário para entender o software de computador complexo e os intrincados sistemas de biologia. No entanto, algumas escolas estão desenvolvendo diplomas interdisciplinares de bacharel em bioinformática. O campo da bioinformática está se expandindo rapidamente, desde a medição dos neurônios no cérebro até o uso de computadores para rastrear as culturas. Como tal, o número de carreiras envolvendo a ciência também está se expandindo rapidamente.

Carreiras bioinformáticas

Como em muitos campos na ciência, a bioinformática pode ser puramente acadêmica ou pode ser combinada com outras ciências e aplicada à indústria. Os professores especializados em bioinformática são relativamente novos, pois o acesso generalizado do computador estava disponível apenas nos últimos 20 anos para pesquisadores comuns. No entanto, a maioria das escolas com programas de biologia de prestígio está adicionando cursos de bioinformática. Professores e pesquisas estudam uma ampla variedade de aplicações para bioinformática nas universidades. Os estudos variam de simulações de computador de reações orgânicas, a modelagem de computadores de proteínas e toxinas, a simulações de populações e evolução. A aplicação da tecnologia à biologia é tão diversa que a maioria deles não pode ser abordada aqui.

Na indústria, a bioinformática está revolucionando muitas indústrias. Considere a indústria agrícola, por exemplo. Os botânicos e os agricultores levaram os séculos para desenvolver as culturas que temos hoje. Eles já fizeram isso analisando meticulosamente a colheita, selecionando variedades que se destacavam e reproduzindo apenas as melhores. Agora, com a tecnologia de bioinformática, os computadores podem ser treinados para analisar o genoma de plantas específicas, rastrear milhões de plantas por vez e prever quais plantas serão as melhores. Revoluções na inteligência artificial ajudarão e acelerarão esse processo. Os mesmos tipos de benefícios estão sendo vistos por muitas indústrias.

A indústria farmacêutica depende muito da bioinformática. Eles não apenas precisam que as pessoas analisem e desenvolvam medicamentos atuais, mas precisam de pensadores do próximo nível que possam desenvolver métodos e software para prever as reações que certos medicamentos custariam. À medida que o poder da computação aumenta, o número e os tipos de reações que podem ser modelados aumentam drasticamente. Isso pode significar o fim dos testes de animais e uma nova era de fabricação de drogas informada. Outras profissões médicas, incluindo tudo, desde médicos a criadores de dispositivos biomédicos, também estão adotando a tecnologia. O atendimento ao paciente em hospitais agora rastreados por meio de métodos desenvolvidos em bioinformática e pode melhorar bastante o monitoramento fornecido por médicos e hospitais. Muitos procedimentos avançados de imagem e testes de atividade elétrica do coração e do cérebro exigem análise por meio de computadores devido à sua natureza complexa.

Uma das primeiras profissões a empregar bioinformática, a epidemiologia, ainda usa a tecnologia o máximo possível hoje. O reconhecimento e identificação de muitos padrões de doenças comuns ainda seriam um mistério se não fosse para modelagem de computadores. Usando computadores e dados coletados no campo, os epidemiologistas trabalham para entender os surtos de doenças e como podemos reduzir nossa exposição a doenças transmissíveis. Vários softwares foram projetados para fazer de tudo, desde a localização geográfica dos surtos, até a avaliação de possíveis fatores de risco para doenças, até o rastreamento dos organismos que causam doenças e monitorando como eles evoluem. Isso é feito pelos fabricantes da vacina contra a gripe, que todos os anos ajustam sua fórmula com base nas mutações esperadas ao vírus da influenza. A bioinformática fornece a base para essas estimativas.

Na mesma linha, muitos biólogos populacionais rastreiam mudanças em uma população ao longo do tempo usando computadores e software especializado. Enquanto isso costumava significar que um cientista entrou em suas observações em uma planilha e fez um gráfico, agora é muito mais avançado. Os cientistas podem medir e observar mudanças individuais em um genoma ao longo do tempo em uma população usando o poder de processamento avançado dos computadores. Embora a macroevolução possa levar milhões de anos, a microevolução acontece todas as gerações e os cientistas agora documentaram isso com a ajuda da bioinformática. Em uma escala maior, os cientistas climáticos usam bioinformática para fazer grandes cálculos sobre o impacto que certos organismos têm no meio ambiente. Graças à análise bioinformática, agora sabemos que uma grande maioria do oxigênio em que confiamos vem de algas no oceano. Essa ciência continuará aumentando à medida que a tecnologia avança e somos capazes de criar modelos e processar mais avançados e coletar mais dados.

Referências

  • Rothman, K. J., Groenlândia, S., & Lash, L. T. (2008). Epidemiologia moderna. Filadélfia: Lippincott Williams & Wilkins.

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