De Lapp-top editie is verplaatst.

Bio & Informatica

Op het eerste gezicht hebben de natuur en informatica niet veel met elkaar van doen. Schijn bedriegt: er valt veel over en weer op te steken. Het gebied waar de informatica leert van de natuur is onderdeel van Natural Computation.

Genetische Algoritmen gebruiken, naar analogie van DNA, reeksen symbolen om mogelijke oplossingen van een probleem te coderen. Oplossingen worden op geschiktheid beoordeeld, en wisselen stukjes code met elkaar uit, afgekeken van voortplanting. Neurale Netwerken wegen informatie op een manier die lijkt op de werking van onze hersencellen. Twee technieken met succesvolle toepassingen, afgekeken van de natuur.

Omgekeerd staat de Informatica ten dienste van de Biologie. Met het ontwarren van de DNA code komt een grote hoeveelheid data beschikbaar. Voor de verwerking van deze gegevens is het gebruik van computers onontbeerlijk. Het vakgebied van de Computational Biology of Bioinformatics ontwikkelt de benodigde gereedschappen: complexe databases, geavanceerde zoektechnieken, maar vooral efficiente algoritmen toegesneden op het vergelijken en samenpassen van strings.

Eén van de centrale problemen is sequence alignment, het op elkaar passen van DNA reeksen zodat de overeenkomsten opvallen. Hier zijh preciese oplossingsmethoden voor uitgedacht die helaas in de praktijk veel tijd kosten als ze voor lange reeksen moeten worden uitgevoerd. Er wordt daarom gezocht naar heursitieken, methoden die niet altijd de beste oplossing geven, maar wel een aanvaardbare, in relatief korte tijd.

(6.4'06) Voorbeeldcollege
`Unique Probe Mapping met behulp van PQ Trees' pdf file.

(10.4'12) `How to apply de Bruijn graphs to genome assembly'
(N.G. de Bruijn 1918-2012) pdf file.

(17.2'05) Overzichtscollege: pdf file

De cover van de tijdschriften Nature en Science
bij de ontrafeling van het menselijk genoom.

Sommige soorten leven hebben gelijksoortige genen (recepten voor eiwitten) die echter op een andere manier langs de chromosomen gerangschikt zijn. De evolutionaire afstand tussen deze soorten wordt dan gemeten in het aantal verwisselingen dat nodig is om de ene reeks om te vormen in de andere (zie plaatje voor kool en raap). Met wiskundige technieken is het benodigde aantal verwisselingen exact te vinden.

Hebben we een schatting van de evolutionaire afstand tussen een groot aantal soorten, dan is het leerzaam om een evolutionaire boom te bepalen waarin de onderlinge relatie tussen de soorten wordt uitgedrukt. Dat is gemakkelijker gezegd dan gedaan: het is niet altijd goed mogelijk om te bepalen wat de meest geschikte boom in een gegeven situatie is.

up up²