La bioinformática se ha caracterizado por ser de los principales responsables en la derrota al virtus SARS-Cov-2, antecesor del coronavirus o Covid-19. No obstante, es importante conocer de qué se trata este campo, de manera que sea posible comprender cómo ha combatido la enfermedad.
La bioinformática permite el procesamiento de datos de biología en el marco de la informática. Dicho de otra manera, los profesionales de esta área estudian patrones de secuencias de ADN y de proteínas para encontrar la forma de preservar la salud del ser humano. Esto es posible gracias al análisis de estructuras moleculares en ordenadores.
Bioinformática: Definición
Expertos en la materia explican la bioinformática como una subdivisión del campo de la biología y de la informática. Esta área se focaliza en la adquisición, almacenamiento, análisis y difusión de datos biológicos. Tan material, en su mayoría, se compone de secuencias de ADN y aminoácidos.
Al inicio de estos estudios, el término contaba con un significado diferente, pues simplemente consistía en el análisis de procesos biológicos a través de teorías. Tal percepción cambió con la ayuda de los avances proporcionados por la tecnología, puesto que la misma permitía automatizar y agilizar las secuencias. Este cambio llevó a la secuenciación del genoma humano.
¿Qué papel juega la informática en este campo?
La informática es aquella división de la ingeniería que se compone del hardware, el software y las redes en aras de tratar la información. Se refiere al área computacional con gran utilidad en el campo de la biología. De hecho, este elemento tiene un rol crucial en la bioinformática.
Desde su nacimiento hasta la fecha, la informática ha proporcionado una evolución significativa en los sistemas comunicacionales entre las personas. Por otra parte, ha contribuido a temas de entretenimiento e infraestructuras, como el desarrollo de herramientas inteligentes.
Esta área solía dividirse en la parte física (hardware) y los programas (software). Al pasar de los años, su división se ha ampliado y diversificado. Este ámbito ha permitido dar paso a conceptos relacionados al mundo de negocios, ciencia y salud, como es el caso de la bioinformática.
Bioinformática: Origen y evolución
La bioinformática tuvo su nacimiento en la década de los 50, período en el cual su foco se centraba en la biología computacional. En aquella época, múltiples aplicaciones informáticas comenzaron a utilizarse para el análisis del ADN y las proteínas de los cuerpos. Fue gracias al ADN, presente en todo ser vivo, que se marcaron las diferentes etapas tempranas que hacen parte de la subdisciplina.
Los diferentes descubrimientos surgidos desde entonces fortalecieron el concepto. En primera instancia, los biólogos Francis Harry Compton Crick y James Dewey Jackson hallaron la doble hélice en la estructura química que conforma el ADN. A mediados de la misma década, Frederick Sanger realizó la primera secuencia de proteína con insulina bovina, lo que fue posible con la bioinformática.
Posteriormente, en los años 60, algunas mujeres investigadoras, como Margaret Dayghoff, tuvieron su participación en la historia de la bioinformática. La química estadounidense, pionera de la bioinformática, desarrolló un esquema de sistematización. Esta herramienta recibió por nombre “Atlas de secuencia y estructura de proteínas”, que ha representado un soporte crucial en investigaciones de la actualidad.
Luego, el nacimiento de Arpanet (antecesor del internet actual) jugó un papel determinante en la definición de las dimensiones de la bioinformática. Tras dos años de su creación, fue desarrollado el sistema “Protein Data Bank”, considerado un primer paso en materia de almacenamiento electrónico.
Transformación de la bioinformática
La manera de considerar este campo ha variado con el pasar de los años. Esta metamorfosis inició durante la década de los 80 con el surgimiento de los algoritmos, tales como el Fasta. Este producto dio paso al conocido Proyecto Genoma Humano.
En los años 90, la evolución ya registrada con la creación de estos sistemas y programas permitió ampliar las perspectivas de las investigaciones. Esto propició que la bioinformática se consolidara, irrevocablemente, como una disciplica de ciencia por derecho pleno.
Para la década de los 2000, se encontraron respuestas como la correspondiente a la sencuenciación completa del genoma humano, del chimpancé y del gato. Por otra parte, fueron fundadas diversas instituciones dedicadas a la bioinformática y se dio a conocer el primer borrador acerca del proteoma de seres humanos.
Bioinformática: Objetivos
En el presente, el elemento más relevante de la bioinformática consiste en la biología computacional. Esta herramienta se trata del estudio e interpretación de datos de moléculas biológicas. En este sentido, podemos inferir que la bionformática analiza el lenguaje genético. Siguiendo tal premisa, podemos identificar cuatro objetivos primordiales establecidos en la bioinformática:
- Identificar proteínas y material genético.
- Determinar las funciones de las proteínas y los genes.
- Definir las relaciones evolutivas de las proteínas y los genes.
- Predecir la conformación de las proteínas y los genes.
Para cumplir estos objetivos, la bioinformática hace uso de técnicas aplicadas dentro de otros campos. Entre estas áreas se encuentra la inteligencia artificial, donde se utiliza el reconocimiento de patrones, algoritmos de aprendizaje y visualización de datos.
La bioinformática también funge como base de la biotecnología, lo que ha permitido diversos logros. Entre las metas alcanzadas en este caso se destacan el surgimiento de fármacos más efectivos y tratamientos genéticos. De igual manera, juega un papel importante en la lucha contra el cambio climático. Todo esto otorga a un bioinformático en un profesional de alto perfil digital.
Organización de datos
En la actualidad, los seres humanos nos encontramos rodeados de datos constantemente, pues cada día que pasa incrementamos la cantidad. El rol de la bioinformática, en estos casos, radica en convertir esta carga de información en una herramienta de gran utilidad. Para ello, se almacenan y extraen cifras de suma importancia, de manera que los científicos tengan material para poder trabajar.
Por tal motivo, se crean bases en las cuales preservar la información biológica. Dichos datos gozan de un alto nivel de usabilidad. Además, puede accederse a ellos a través del internet, siendo esta la manera en la que muchos investigadores puedes utilizarlas.
Análisis
En muchas ocasiones, la información contenida en una base de datos no está debidamente ordenada y esto complica el uso de la misma. Para poder recurrir a su utilidad, debemos acomodarla en estricto orden.
Este mismo problema se presenta en el marco de la bioinformática cuando se habla de las cifras en sus contenedores. Esta subdisciplina crea herramientas que permiten su análisis, tales como los algoritmos matemáticos, con los cuales se pueden hallar patrones. De tal forma, se pueden encontrar las respuesta buscadas sin hacer revisiones minuciosas.
¿Cómo se interpretan los resultados?
La investigación es el pilar fundamental de la bioinformática. Luego de cualquier comparación realizada y similitud hallada o sencuenciación masiva terminada, podemos sacar conclusiones. Tales afirmaciones nos permiten conocer a profundidad el sistema biológico. Esto puede llevarnos a crear nuevos medicamentos, o también a detallar el genoma de diversos organismos.
El bioinformático, ¿a qué se dedica?
Los científicos especializados en esta área tienen la responsabilidad de estudiar enormes cantidades de datos, tanto a escala molecular como a escala genómica. Parte de su trabajo incluye el desarrollo de programas informáticos que den paso a la obtención de tal información. De esta manera, podrán crear nuevos algoritmos que puedan interpretar y adaptar de acuerdo a los requerimientos del proyecto en curso.
Por otra parte, tienen la capacidad de crear gráficas que representen los datos recopilados, así como también los resultados de sus investigaciones.
Para 2021, un grupo de científicos bioinformáticos presentó un estudio en el cual pudieron predecir estructuras de la mayoría de las proteínas del cuerpo humano. Los resultados fueron conseguidos por medio de una inteligencia artificial. Tal proyecto se tradujo en uno de los avances más relevantes registrado en años recientes. Esto se debe a que ha permitido ampliar los conocimientos del organismo humano, así como también la creación de nuevos medicamentos contra diversas enfermedades.
Bioinformática: ¿Dónde se aplica?
La bioinformática se desglosa en un campo de múltiples disciplinas. También es un área transversal para muchos tipos de ciencia. Con el pasar del tiempo, la ventajas varían en aumento. Cuenta con un sinfín de formas para ser aplicada, aunque existen seis maneras o campos sumamente conocidas donde se aplica esta subdisciplina:
Medicina
Gracias a la bioinformática, se han registrado valiosos avances en el campo de la medicina personalizada. El principal motivo de esto es que ha permitido la adaptación de los tratamientos a las características genéticas de cada paciente.
Aunado a ello, la alta cantidad de datos que se maneja ha permitido la comparación de patrones evolutivos en enfermedades. Este avance ha propiciado el diagnóstico temprano de muchas afecciones y con ello, salvar muchas vidas.
Farmacología
En esta área, la bioinformática ha tenido una participación fundamental. Su principal rol dentro de este campo se focaliza en la investigación farmacéutica, principalmente en el caso de enfermedades infecciosas. También es responsable de la creación y desarrollo de múltiples vacunas, entre ellas la correspondiente al Covid-19.
Actualmente, se están procesando medicamentos personalizados para diferentes sectores poblacionales, obedeciendo a sus características genéticas. De esta manera se disminuye considerablemente el riesgo de efectos secundarios desfavorecedores.
Genética
En el caso de este campo, la bioinformática participa en la terapia génica. En otras palabras, se utiliza para contrarrestar enfermedades que hayan sido provocadas por genes individuales, sin importar si fueron heredados o afectados. Aunado a ello, al comparar datos genómicos, los científicos pueden adquirir conocimientos relacionados a la historia evolutiva de la vida en nuestro planeta.
Desde el surgimiento del coronavirus, las técnicas de bioinformática aplicadas en la genética se están utilizando para encontrar los genomas de dicha enfermedad.
Agricultura
Dentro de esta área, la bioinformática se aplica a través del uso de la genética, la metabolómica, y la proteómica. En este sentido, permite obtener fuertes cultivos, con capacidad de resistir la sequía, así como también las plagas compuestas por insectos.
Ganadería
En este caso, la bioinformática es utilizada para la secuenciación del genoma de los animales que hacen vida en granja. De esta manera, pueden encontrar alternativas para prevenir posibles enfermedades, para así propiciarles tanto una mejor calidad de vida, como una mayor resistencia.
Residuos sólidos
La bioinformática permite el estudio, identificación y análisis de secuenciación de ADN en los microbios y bacterias presentes en la basura. La finalidad de esto es darles uso en la limpieza de aguas residuales, así como también reciclaje de plásticos y la eliminación de desechos radiactivos.
Desarrollo de software
El campo de la bioinformática ha dado paso a la creación y diseño de programas que se fundamentan en procesos biológicos. Un ejemplo de ello son la inteligencia artifical y las redes de neuronas artificiales.
La bioinformática como plan a futuro
El paso principal es especializarse en una de tres áreas: biología, biotecnología o biomedicina. Sin embargo, existen instituciones que imparten el grado en bioinformática.
Si bien esta subdisciplina científica tiene un camino recorrido consistente en varias décadas, los hechos parecen un indicio de apenas se han dado pocos pasos. Es claro que la bioinformática y sus aportes al mundo continuarán y evolucionarán en los próximos años. Tal logro será posible debido al trabajo y empeño de los numerosos investigadores y científicos que se dedican al área.
Para convertirse en un profesional de la bioinformática, los interesados deben estar plenamente conscientes de que la transitarán un camino difícil. El trayecto hacia la bioinformática se compone de tres campos: la biología, la programación y las matemáticas. Para poder sobrellevar lo que todo esto conlleva, se necesita de una base científica formidable, además de una capacidad de análisis. Ambos elementos facilitarán proceso de abrirse paso entre las enormes cantidades de datos que se manejan.
Al tratarse de una combinación entre informática y biología, es crucial tener conocimiento de las principales ómicas, lenguajes computacionales y desarrollo de algoritmos. Por otra parte, los aspirantes a este ámbito deben saber de estadísticas, pues son una herramienta indispensable para desarrollarse en el campo. Todos estos elementos resultan necesarios para tener una carrera fructífera dentro de un área que mira hacia el futuro.