المعلوماتيه الحيويه لطلبة التكنولوجيا الحيويه

المعلوماتيه الحيويه لطلبة التكنولوجيا الحيويه

| مقدمه

دائما يعتبر طلبة ودارسين العلوم الحيويه ان تعلم اساليب مجال العلوماتيه الحيويه علي انها شئ ثانوي بجانب تعلهم للعلوم الاساسيه خلال فترة دراستهم  ليس هذا فقط حيث انه في كثير من الاحيان تجدهم يعتبرون ان من عليه تعلم المعلوماتيه الحيويه (بشكل ثانوي ايضا) هم طلبة الوراثه فقط حيث ان هناك اعتقاد خاطئ عند الكثيرين ان مجال المعلوماتيه الحيويه يتعامل مع علم الوراثه فقط وهو غير صحيح تماما , دعنا نبدا في المقدمه بتوضيح بعض المفاهيم المتعلقه بهذا الامر

اولا : هل دراسة المعلوماتيه الحيويه لطلبة العلوم الحيويه الاساسيه والتكنولوجيا الحيويه شئ ثانوي .. ؟

الاجابه بالطبع لا , دعني اضرب لك مثال , في كثير من الاحيان بداخل المعمل يجب عليك عمل بعض البيانات الاحصائيه المعتمده بالاساس علي بيانات بيولوجيه بحته وهو ماتتقنه كطالب بيولوجي او علوم حيويه , السؤال هنا هل يجب عليك احضار متخصص في المعلوماتيه الحيويه ليقوم بهذا العمل البسيط , فالواقع لا هناك بعض الامور البسيطه التي يجب عليك تعلمها والتي اصبحت تستخدم بشكل روتيني للباحثين في العلوم الحيويه , حيث اصبح تعلم لغات البرمجه الاحصائيه المستخدمه في تحليل بيانات البيولوجيه امرا حتميا وضروريا بالاضافه الي تعلم كيفية التعامل مع الحزم والخوارزميات المستخدمه في تحليل البيانات , الامر هنا لا يتعلق فقط بالامور البسيطه , عليك ان تعرف ان كل ما تم انشاءه للاستخدام في مجالات العلوم الحيويه عن طريق مطورين المعلوماتيه الحيويه يجب عليك تعلمه اذا كان يختص بمجالك وبالوسط البحثي الخاص , بكل بساطه كل هذه الخوارزميات تم انشاءها من قبل مطورين بالمعلوماتيه الحيويه ليستخدمها علماء الاحياء , وهنا يجب ان نقف عند نقطه مهمه تختلط علي الكثير منا وهي

ما الفرق بين طلبة الحاسبات والبرمجه وطلبة العلوم الحيويه في مجال المعلوماتيه الحيويه

هنا نتحدث في نقطه بالغة الاهميه حيث يكمن الفرق في امور قد تبدو بسيطه لكنها غير  ذلك , طلبة الحاسبات والبرمجه معنين بتطوير خوارزميات وبرمجيات وحزم برمجيه وبرامج تستخدم في مجال المعلوماتيه الحيويه ليتم تطويعها في النهايه للاستخدام بواسطة علماء الاحياء , خذ مثلا علي سبيل المثال برنامج المحاذاه التابع لقاعدة البيانات الشهيره (NCBI) والذي يسمي (BLAST) وهو برنامج يعمل علي المحاذاه والمطابقه بين تتابعين او مجموعه من التتابعات سواء كان حمض نووي او بروتين حيث ان انشاء هذه الخوارزميه او هذا البرنامج معني فقط بمن هم متخصصين في الحاسبات والبرمجه اي من هم لهم خلفيه برمجيه

ولكن استخدام هذا البرنامج معني بمن هم لديهم خلفيه بيولوجيه وهذا يسري علي جميع الامثله التي تدور في ذهنك , خذ مثالا اخر وهو مجتمع Biocoundactour لتطوير الحزم البرمجيه في مجال المعلوماتيه الحيويه , حيث ان البرمجيات التي يتم تطويرها لتحليل بيانات الجيل التاني لالات السلسله (NGS) وبيانات تقنية رقائق الحمض النووي (microarray) والكثير من البيانات البيولجيه تتم عن طريق مبرمجين محترفين في مجال المعلوماتيه الحيويه والتي يتم انشاءها عن طريق لغات برمجه مثل (C) , (C++) , (java script) الخ ..

ولكن المعني باستخدام هذه الحزم وتحليل بيانات الجينوم هم من لديهم خليفيه بيولوجيه وذلك باستخدام لغات برمجه مختلفه عن مطورين هذه الحزم , ومن لغات البرمجه لتحليل البيانت هم ثلاث لغات (R , python , perl ) , لاحظ الاختلاف في لغات البرمجه بين الشخصين علي الرغم من ان الهدف النهائي واحد ولكن هناك اختلاف بين المطورين والمستخدمين , حيث المطورين هم ذوات خلفيه برمجيه والمستخدمين هم ذوات خلفيه بيولوجيه , هناك بعض الاستثناءات في هذه الحالات

اذا نحن نعمل في تكاتف لاحداث عمل واحد ولكلا منا عمله , وفي الحقيقه ان تعلم (أستخدام) أدوات المعلوماتيه أصبح أمر حتمي ولابد منه للتعامل مع البيانات الكبيره والكثيره والسريعه التي تنتجها المعامل كل يوم وبنفس السرعه يتم تطوير خوارزميات وبرامج وحزم للتعامل مع هذه البيانات

دعنا الان نذهب الي السؤال الثاني الذي ينبع من مقوله تقول “ان تعلم ادوات المعلوماتيه الحيويه يجب ان يكون لمتخصصي الوراثه في الاساس” ..

اعتقد انكم تعرفون الاجابه جيدا , بالطبع هذا غير صحيح تماما , دعنا نضرب مثالا علي اثنين من العلوم الاساسيه التي تعتمد عليهم التكنولوجيا الحيويه وهم علم الكمياء وعلم الاحياء الدقيقه

| الكيمياء الحيويه

 والسؤال هنا , هل سمعت قبل ذلك عن البروتينات .. ؟

هنا تتدخل المعلوماتيه الحيويه في الحديث لتقول “ومن لا يعرفه لدي الكثير من البيانات الخاصه بالبروتينات” ليس هذا فحسب في المعلوماتيه الحيويه تتضمن الكثير من البرمجيات الخاصه بالتعامل مع البروتين خذ مثلا علي سبيل المثال في قاعدة بيانات (uniprot) التابعه لقاعدة البيانات الاشهر في اوروبا (EMBL) والتي تحتوي علي جميع تتابعات البروتين التي تم عزلها وسلسلتها وتضمن بعض ادوات المعلوماتيه الحيويه مثل برامج المحاذاه التي تتيح لك التعرف علي نسبة التشابه والاختلافات بين مجموعه من البروتينات ومعرفة الاحماض الامينيه المحفوظه ولم تتغير والاحماض الامينيه التي حدث لها تغير في التتابع وتغير في الوظيفه والاحماض الامينيه التي تغيرت في التتابع ولكنها لم تتغير في الوظيفه وبعد كل هذا تمكنك من بناء شجرة العلاقات التطوريه لمجوعة البروتينات خاصتك والكثير من التفاصيل

دعنا نتغلغل اكثر بداخل البروتين حتي نصل الي منطقه هي من أهم مناطق البروتين وهي منطقة ال (Domain) وهي منطقه وظيفيه بداخل البروتين وتكون محفوظه (conserved) وتتكون من 25 : 500 حمض اميني وهنا يجب ان نتذكر منطقة (Domain) مشهوره تسمي (AP2) والتي كان يعتقد انها توجد في النباتات العطريه فقط ولكن عن طريق احد خوارزميات المعلوماتيه الحيويه تم اكتشافها في العديد من الكائنات الاخري , لاحظ اننا هنا نتحدث عن اكتشاف جديد لم يكن معروفا من قبل حيث انه بمساعدة المعلوماتيه الحيويه يمكنك فعل هذا وبيانات هذا ال (Domain) متاحه ومعروفه للجميع وسنتحدث في مقال قادم كيف تم اكتشاف هذا ال (Domain) ونعيد التجربه بنفس البيانات والبرامج بواسطة ادوات المعلوماتيه الحيويه

(صوره توضح احد مراحل اكتشافAP2 Domain  علي احد خوارزميات المعلوماتيه الحيويه)

| هل تريد التبأ بالشكل الثلاثي الابعاد للبروتين (اهم ما يمتلك البروتين) في دقائق معدوده ؟

نعم نحن نمكنك من هذا في دقائق معدوده عن طريق مجموعه من البرامج مثل (PHYRE)  الذي لا تحتاج منك سوي ان تدخل اليه تسلسل البروين من الاحماض الامينيه وبعد ذلك يخرج لك البروتين في اقرب شكل ثلاثي الابعاد له وذلك عن طريق استخدام الخوارزميه لقواعد البيانات الخاصه بالبروتين المتاح عليها مئات الالاف من البرويتنات حيث تتم مقارنة تتابعات صغيره من البرويتن الخاص بك والبروتين الموجود علي قواعد البيانات ويتم طي التتابع الصغير الخاص بك تبعا للطي الموجود في بروتينات قواعد البيانات التي هي في الاساس بروتينات معزوله ومعروف الشكل الثلاثي الخاص بها عن طريق : (تقنية X-Ray Crystallography) والتي تتم كاملة بالمعمل بعد مراحل كثيره من عزل البرويتن وتنقيته الخ ..

لاحظ ان كثير من تصميم التجارب في مجال صناعة الادويه تتم عن طريق تصميم تجارب محاكاه لما يحدث بداخل الخليه او بداخل الكائن الحي والتي توفر الكثير من الوقت والمال والتي تتم ايضا عن طريق ادوات المعلوماتيه الحيويه وكل هذا في علم الكمياء الحيويه

| علم الاحياء الدقيقه

كل ماعليك معرفته في هذه النقطه هو ان معظم دراسات الميكروبيوم (دراسة المجتمع الميكروبي في بيئة ما) تعتمد علي دراسات الميتاجينومكس وهو المجال الذي تساهم المعلوماتيه الحيويه فيه بشكل كبير , تحدثنا عن هذه الشأن في مقال سابق عليك الاطلاع عليه بعنوان (مقدمه في مجال الميتاجينومكس) او (تصنيف الفطريات)

Share this post

Comment (1)

  • ابانوب لطفي Reply

    المعرفة

    يوليو 8, 2019 at 10:03 م

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

Justin Pugh Authentic Jersey