一、生物信息学的多学科本质-生命奥秘.PDF

生命奥秘 一、生物信息学的多学科本质 在过去的几十年间，生物医学经历了一场重要的变革。一些技术革新，如高通量测序技 术已经容许人们在整个基因组水平上研究细胞、组织和完整生物个体的各种分子，也使得生物 医学的资料倍增。通过开发特殊的计算机程序和开发旨在组织和分析这些生物学知识的技术方 法，使其将获得的全部信息转化成有用知识时所遇到的挑战正在被逐步克服。 生物信息学和计算机生物学包括多种学科的理论和应用知识，例如计算机科学、数学、 统计学、物理学和工程学，并利用这些学科知识来解决生物医学问题，同时改进对生物医学现 象的理解。虽然很多情况下生物信息学和计算机生物学被认为是同义词，但是根据美国国家卫 生研究院 （NationalInstituteofHealth，NIH）生物医学咨询科技团体 （Biomedical Information Science Technology Initiative，BISTI） （http://www.bisti. /bistic2 .cfm ）的解释，其实 它们是不完全相同的 （表1）。 表1 生物信息学与计算生物学的异同 生物信息学 计算生物学 是研究、开发和应用计算机工具和方法 来扩展生物学、医学、行为学和健康知 是指开发和应用数据分析及理论的方法、数学 定义 识应用的科学，包括获得、储存、组 建模和计算机仿真技术等； 织、存档、分析或使这些材料形象化； 作为组织和分析生物学资料的第一步，它通常 是典型交叉学科，涉及的学科包括数 先建立数据库，例如，大量有序和一致的资料 学、统计学、化学、物理学、生物学和 库，这通常要和计算机程序联系起来，并用来 计算机科学等； 存储所有类型的生物记录，如DNA或蛋白质序 以生命科学中的现象和规律作为研究对 列的记录。 相异点 象，以解决生物学问题为最终目标，数 为了处理这些资料，需要不断开发特定的软 学和计算机仅仅是解决问题的工具和手 件，以更新、查询、检索和储存这个系统中的 段； 资料组分。 研究领域相当广泛，几乎渗透到现代生 现在很多这样的数据库是相互联系的，通过简 物学研究的每一个领域。 单的查询就可以得到完整且详细的信息。 最基本的目的都是培养新的生物学洞察力和建立整体的观点，以期从中获得一致的生物学 相异点 机制 （/bistic2 .cfm ）。 22 国际核苷酸序列数据库合作组织 （The Internat ional Nucleot ide Sequence Database Collaboration，INSDC ） （ ）的开发经历已超过18个年头了。目前它覆盖了日 本的DNA数据库 （DDBJ ），欧洲分子生物学实验室 （EMBL）和在美国国家生物技术信息中心 （NCBI）的GenBank。这个组织有项政策，就是人们可以免费和不受限制地利用他们的信息。 GenBank是美国国家卫生研究院位于NCBI中的遗传序列数据库 （/ Genbank/ index .html ）。这一综合性的数据库包含超过26万种已鉴定的生物和已经公布的最终 DNA序列数