Bioinformatika qanday fan?

Bakhtiyor Sheraliev , Noyabr 9, 2018

Bioinformatika hozirgi kunda rivojlangan davlatlar ilmiy jamoatchiligi orasida tez-tez quloqqa chalinib turadigan atamalardan biriga aylanib bo’ldi. Vaholanki bir necha o’n yillar avval biologiya va informatikani bir-biridan alohida fan sifatida tushunar edik. Lekin buni qarangki biologiya va informatika fanlarining ham o’zaro kesishgan nuqtasi bor ekan. Ana shu nuqtada bioinformatika fani yuzaga kelgan.

Bioinformatika bu biologik ko’rsatkichlarni ifodalashda foydalaniladigan usullar va dasturlarni ishlab chiquvchi fan. Tadqiqotchi tomonidan biologiyaning biror sohasida tajribalar olib borgan sayin ushbu yo’nalishga oid biologik ma’lumotlar ko’lami ortib boraveradi. Bu esa ushbu ma’lumotlarni qo’lda analiz qilish imkonini qiyinlashtiradi. Xuddi mana shu yerda biolog axborot texnologiyalariga ehtiyoj seza boshlaydi. Biologik ko’rsatkichlarni kompyuter unga yuklangan dastur asosida hisoblaydi, guruhlarga ajratadi, analiz qiladi, qayta ishlaydi. Bu ishning aniq va qisqa vaqtda amalga oshirilishini ta’minlaydi.

Bioinformatika qayerda qo’llaniladi?

Hozirgi rivojlangan dunyoda alohida fanlar katta yutuqqa erisha olmaydi. Integratsiyalashgan fanlar yoki yo’nalishlar esa nisbatan ulkan natijalarga erisha oladi. Shu bois agar biolog o’z navbatida axborot texnologiyalaridan, dasturlash tillaridan xabardor bo’lsa, mehnat bozorida unga bo’lgan ehtiyojning yuqori bo’lishiga va o’z navbatida katta moliyaviy manbaga erishishiga sabab bo’ladi. Ayni vaqtda farmatsevtika, biotexnologiya, meditsina, biokimyo, biofizika, ekologiya, filogenetika, genetika kabi sohalarda bioinformatika fani va uning metodlariga bo’lgan talab kundan kunga ortib bormoqda. Hattoki klassik fanlardan hisoblangan sistematika, zoologiya, botanika fanlari ham so’nggi o’n yillikda bioinformatikaga tez-tez murojaat qilmoqda. Ayniqsa turlarni aniqlash borasida bioinformatika usullaridan keng foydalanilmoqda.

Qisqacha tarixi

1970-yilda niderland nazariyotchi biologi Polina Hogeveg va Ben Hesper biotik tizimdag informatsion jarayonlarni tadqiq etish davomida “bioinformatika” degan terminni qo’llagan.

Dastlab 1950-yillarda Frederik Senjer insulin oqsilining ketma-ketligini aniqlagan vaqtdayoq molekulyar biologiya fanida kompyuterlarning ahamiyati orta boshlagan. Boisi bir necha xil organizmlardagi insulin oqsilining ketma-ketligi tartibini o’zaro qo’lda solishtirib chiqish amaliy jihatdan imkonsiz bo’lgan. Bu sohada ishlagan ilk tadqiqotchilardan biri Margaret Oukli Deyxoff edi. U birinchilardan bo’lib oqsil ketma-ketligi haqidagi ma’lumotlarni to’plab, uni kitob holida chop etdi va ilk marotaba molekulyar evolutsiya sohasida o’zaro bir qatorga jamlangan oqsil yoki nukleotidlar ketma-ketligini qo’llash metodikasini ishlab chiqdi. NCBI direktori Devid Lipman uni “bioinformatikaning otasi va onasi” deb atalagan edi.

Bioinformatikaning asosiy vazifalari nimalardan iborat?

Normal hujayraning turli kasalliklar vaqtida qanday o’zgarishini tadqiq etish uchun avvalo u haqidagi barcha biologik ko’rsatkichlar o’zaro umumlashtirilgan va bir butun sistemaga aylantirilishi lozim edi. Mana shundagina olimlar hujayraning holatiga yaxlit bir nazar sola olish imkoniga ega edilar. Xuddi mana shu nuqtada bioinformatika olimlarga juda qo’l kela boshladi. Uning metodlari yordamida hujayradagi barcha ko’rsatkichlarni umumlashtirish, tahlil qilish va biror yo’nalishga talqin etish imkoni mavjud edi. Hujayradagi ushbu ko’rsatkichlarga nukletidlar va aminokislotalar ketma-ketligi, oqsil domenlari va oqsil tuzilishi kiradi. Ma’lumotni tahlil qilish va talqin qilishning dolzarb jarayoni hisoblash biologiyasi deb ataladi.

Qo’llaniladigan eng muhim sohalari

Ayni vaqtda bioinformatika biologiyaning juda ko’p sohalarida qo’llaniladi. Shulardan biri evolutsion biologiyadir. Evolutsion biologiya turlarning kelib chiqishi hamda uzoq vaqt mobaynida qanday shakllanishini tadqiq etadi. Bioinformatika quyidagi yo’nalishlarda evolutsion biologlarga yordam beradi:

— Ko’pgina organizmlar (tur sonining ahamiyati yo’q) DNK sidagi o’zgarishlarni o’rgangan holda ularni evolutsiya jarayonini o’rganishda;
— Butun boshli genomlarni solishtirishda (BLAST yordamida); bu esa evolutsion jarayonlarni yaxlit holatda o’rganish imkonini beradi.
— Populyatsiyalarning kompyuter modelini ishlab chiqishda; bu uzoq vaqt davomida ushbu biologik tizimdagi o’zgarishlar va o’ziga xoslik jarayonini o’rganish imkonini beradi.
— Juda ko’p turlar haqidagi ma’lumotlarni o’zida jamlagan maqolalarning yaratilishida.

Bioinformatika qo’llaniladigan eng mashhur dasturlar:

ACT – genom tahlilida qo’llaniladi.
Arlequin – populyatsion-genetik ma’lumotlarni tahlil etishda qo’llaniladi.
BLAST – nukleotidlar va aminokislotalar ketma-ketligi xalqaro bazasidan eng yaqin bo’lgan qarindosh tur ketma-ketlikni aniqlashda qo’llaniladi.
Clustal – ko’pgina nukleotid va aminokislotalar ketma-ketligini o’zaro o’xshashlarini aniqlab bir qatorga yig’ishda qo’llaniladi.
DnaSP – DNK ketma-ketligidagi polimorfizm holatini tahlil qilish uchun qo’llaniladi.
FigTree – filogenetik daraxtni tahrir qilishda foydalaniladi.
MEGA – molekulyar-evolutsion genetik tahlillarda foydalaniladi.

Bundan tashqari yuzlab dasturlar mavjud bo’lib, ular ushbu sohada faoliyat olib boruvchi tadqiqotchiga qulayliklarni yaratadi. Ushbu maqolani yozish davomida hisoblab ko’rsam men o’zim ayni vaqtdagi faoliyatim davomida deyarli kuni o’rtacha 6 ta mana shunday dasturlar bilan ishlatar ekanman.