En los años 50 cuando comenzaron los estudios del genoma humano, muchos científicos se enrolaron en la tarea titánica de descifrar todo el componente de nuestro ADN. Pero no fue hasta mediado del 2001, que gracias a la inversión de millones de dólares por parte del gobierno norteamericano pudieron lograr este gran descubrimiento. Y no fue solo por el aporte de grandes científicos, todo fue posible por la aplicación de tecnologías adaptadas para tal fin, como la bioinformática.
Los grandes avances tecnológicos han influenciado todos los aspectos de la vida humana. Por doquier podemos ser testigos de ello, carros que se manejan solos, teléfonos inteligentes, electrodomésticos que son cada vez más independientes y son capaces de notificarnos que falta un producto en particular, o que nuestra ropa ya está lista para ser retirada de la secadora. Ningún sector de nuestra sociedad está aislada de la realidad que la tecnología es parte fundamental de sus actividades y la biología no está exenta de eso.
¿Qué es la Bioinformática?
A la aplicación de la informática y la robótica en la recopilación, recuperación y análisis de datos científicos automatizados a gran escala, se le denomina bioinformática. Un objetivo importante de muchos expertos en bioinformática es desarrollar algoritmos que puedan predecir de manera confiable las propiedades estructurales y funcionales tridimensionales, de aproximadamente un tercio de todas las proteínas codificadas genéticamente, actualmente clasificadas como «desconocidas» o «hipotéticas». El otro es utilizar la tecnología de la información para mejorar la velocidad y la eficiencia. Los problemas que plantea la biología moderna, requieren de grandes avances tecnológicos como el Big Data, la Computación Cuántica, y el Machine Learning para procesar grandes volúmenes de datos.
Cuando nos referimos a la bioinformática, estamos haciendo referencia a diferentes aéreas de las ciencias. Como es el caso de las tecnologías de la información, la computación y por su puesto de la biología. Con esta colaboración que se prestan estas ciencias, se busca agilizar el desarrollo de nuevas ideas o del esclarecimiento de tantas que han quedado rezagadas por falta de procesos más certeros a la hora de procesar todos los datos. Por supuesto, estamos hablando de la biología como rama base y de las tecnologías como apoyo para su expansión. Es decir, buscar generar perspectivas a nivel mundial y así poder distinguir principios que fomenten la unión en este campo.
Dentro de la bioinformática o la biocomputación, coexisten otras disciplinas que permiten la implementación de mecanismos para tener acceso a muchos tipos de información, basados en algoritmos matemáticos y de carácter estadísticos para comparar una gran cantidad de datos. Como por ejemplo, cuando se requiere localizar un gen en una secuencia que tiene millones de combinaciones, o quizás agrupar secuencias de familias de proteínas.
Inicios de la Biología computacional
Alan Turing, considerado el padre de la informática y de muchos de los avances que actualmente estamos presenciando, fue uno de los precursores de esta alianza entre la biología y la informática. Él utilizó unos dispositivos electrónicos para comprender mejor los complejos procesos de la biología, notando que de esa unión podía resultar múltiples opciones beneficiosas para muchos.
Sus estudios fueron varios, pero uno de los más destacados fue el desarrollo de la morfogénesis bajo modelos matemáticos. Que en castellano significa o explica, cómo un organismo puede tomar una forma determinada o particular.
A él se le deben las bases de la Inteligencia Artificial. Su desarrollo inclino esta disciplina bajo las ciencias de la computación con la finalidad de copiar la mente humana y su capacidad cognitiva.
Alan Turing no llegó a pensar que su trabajo crearía los cimientos de la biología computacional.
El alcance la Biología computacional
No cabe la menor duda que esta ciencia puede aportar mucho para la humanidad y sobre todo tener un impacto positivo para todos.
- La longevidad.
- Las terapias de inmunología.
- Técnicas de edición genética.
- Computación neuro-científica.
- Farmacología computacional.
- Anatomía computacional.
- Genética computacional.
- Biología computacional para el tratamiento del cáncer.
- Ecología computacional.
Hardware biológico
Este tipo de equipos están presentes dentro de los laboratorios. No todo el mundo tiene acceso a ellos, son súper maquinas que están diseñadas para resolver grandes problemas con mucha data que procesar y analizar.
Estas maquinas podrían ser de gran ayuda si tan solo salieran de esas cuatro paredes donde se encuentran, y así puedan marcar una diferencia al ayudar a resolver algunos problemas, que para ciertas maquinas convencionales sería sencillamente imposible de procesar. Ya se están viendo máquinas con un gran poder en los mercados del mundo, se han desarrollado equipos que han basado su funcionamiento en la nanotecnología.
Estos equipos están hechos de células vivas y su entrada son productos químicos y moléculas que resultan de derivaciones biológicas. Tales como el ADN o proteínas, para realizar múltiples cálculos que van dirigidos a procesar datos, almacenarlos y recuperarlos.
Software biológico
A medio y largo plazo, se espera que se materialice el impacto de la informática biológica en el hardware. Sin embargo, la situación en el campo del software es bastante diferente. Además, esta asignatura es una rama muy sólida de la inteligencia artificial. Como hemos visto, su propósito es inspirarse en los mecanismos evolutivos biológicos para encontrar las mejores soluciones a ciertos problemas computacionales complejos.
Algunas de las herramientas más interesantes que propuso son los sistemas de aprendizaje basados en la población. Resolver problemas mediante soluciones evolutivas inspiradas en metáforas biológicas (como algoritmos genéticos); o redes neuronales artificiales, etc. Las dos últimas estrategias pueden ayudarlo a comprender el mecanismo de la computación biológica con mucha precisión.
Posibles problemas que pueden ser resueltos por la biología computacional
La biología como ciencia, es la que está capacitada para responder una gran cantidad de preguntas que se tienen en la humanidad por problemas fundamentales. Como la cura de ciertas enfermedades que han hostigado a la humanidad por décadas o quizás nuestro propio planeta. Conciliando al ser humano con sus principios básicos y que sea mediadora con nuestra naturaleza.
Por ello, la tecnología juega un papel fundamental para que esta ciencia, es decir todas las ciencias, vean un aliado que les ayude a resolver todas sus investigaciones y aporten soluciones expeditas a la humanidad.