Дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК)

що міститься в послідовності ДНК. Розвиток комп'ютерних методів зберігання і пошуку такої інформації привів до розвитку таких напрямів інформатики, що знайшли й інше застосування, як ССА (string searching algorithm), машинне навчання і організація баз даних[111]. Алгоритми типу ССА, які шукають певну послідовність «букв» у більшій послідовності букв, були розроблені для пошуку специфічних послідовностей нуклеотидів[112]. В інших комп'ютерних застосуваннях, наприклад, текстових редакторах найпростіші алгоритми справляються з цим завданням, але прогляд послідовності ДНК належить до складних задач, тому що вони дуже великі й складаються всього з чотирьох букв. Схожа проблема виникає при порівнянні послідовностей із різних організмів (sequence alignment), яке використовується у вивченні філогенетичних взаємин між цими організмами й функцій білків[113]. Дані про послідовність цілих геномів, одним з найскладнішим з яких є геном людини, важко використовувати без опису, що вказує на положення генів і регуляторних послідовностей на кожній хромосомі. Ділянки ДНК, послідовності якої містять фрагменти, асоційовані з генами, що кодують білки або РНК, можуть бути знайдені за допомогою спеціальних алгоритмів, які дозволяють передбачити наявність продуктів експресії генів до їхнього виявлення в результаті експериментів[114].

(А)"Плитка", яка складається з чотирьох молекул ДНК, орієнтованих під кутом 90° одна щодо іншої. З цих плиток можна побудувати ДНК-наномережу (Б).  

ДНК і комп'ютери нового покоління

ДНК вперше була використана в обчислювальній техніці для розв'язку «проблеми гамільтонового шляху» [115], окремого випадку NP-повної задачі[116]. ДНК-комп'ютер має переваги щодо електронних комп'ютерів, оскільки теоретично вимагає менше енергії, займає менше місця і ефективніший із-за можливості одночасних підрахунків (див. Паралельні обчислювальні системи). Інші задачі, наприклад, задача «абстрактних машин» [117], задача здійсненностіі бульових формул і варіант задачі комівояжера були проаналізовані за допомогою ДНК-комп'ютерів[118]. Завдяки компактності ДНК вона теоретично може знайти застосування в криптографії, де може використовуватися для конструювання одноразових шифроблокнотів[119].

Історія і антропологія

Оскільки з часом в ДНК накопичуються мутації, які потім передаються по спадку, вона містить історичну інформацію, тож генетики можуть досліджувати еволюційну історію організмів (філогенетіку)[120].

Філогенетика — метод еволюційної біології. Якщо порівнюються послідовності ДНК усередині виду, еволюційні генетики можуть довідатися історію окремих популяцій. Ця інформація може бути корисною в різних областях науки, починаючи з екологічної генетики й закінчуючи антропологією, наприклад, ДНК використовувалася для ідентифікації десяти втрачених колін ізраїльових [121]. ДНК використовується для визначення батьківства і споріднених взаємин, наприклад, було доведено, що третій президент США Томас Джефферсон був батьком дитини рабині Салі Гемінгс. У Росії останки родини останнього царя Російської імперії Миколи II були також ідентифіковані за допомогою зразків ДНК, узятої у родичів, що живуть нині[122]. Метод, що використовується в таких випадках, схожий на метод, який застосовують у криміналістиці (див. вище)[123].

Література:

  • Альбертс Б
    ; Брей Д. ; Льюис Дж. и др. Молекулярная биология клетки в 3-х томах. М. : Мир, 1994. 1558 с. ISBN 5-03-001986-3 (рос. ) (Див. також частковий український переклад книги онлайн)
  • Докинз Р. Эгоистичный ген, М. : Мир ISBN 5-03-002531-6 (рос. )
  • История биологии с начала XX века до наших дней. М. : Наука, 1975. 660 с.
  • Льюин Б. Гены. М. : Мир, 1987. 1064 с. (рос. )
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14