Научный прогноз на 2017 год: биоинформатика
Академический руководитель программы магистратуры "Анализ данных в биологии и медицине" Михаил Сергеевич Гельфанд рассказал о наиболее интересных направлениях в области биоинформатики.
Профессор кафедры технологического моделирования сложных систем НИУ ВШЭ, академический руководитель образовательной программы «Анализ данных в биологии и медицине», заместитель директора Института проблем передачи информации РАН
Про современную биологию не очень хорошо говорить в терминах «открытий», она делается коллективными усилиями сразу многих лабораторий, и прогресс в ней напоминает не извержение вулкана, а неумолимое действие морского прибоя. Если же говорить о направлениях, то в моей области мне наиболее интересным кажется вот что.
Во-первых, это исследование древней ДНК. Оно заметно меняет наши представления об истории человечества, от происхождения человека до заселения Европы, Америки. Но не только — еще очень интересны работы про ДНК домашних животных и культурных растений, опять же существенно обогащающие наши представления о прошлом, например, работы по древним патогенам, раскрывающие историю прошлых эпидемий. При этом такого рода исследования особенно ярко «играют» при сопоставлении с массивными объемами данных про ДНК современных людей, собак, скота, растений, раскрывая предысторию этносов, пород, сортов.
Вторая область — это анализ геномов и транскриптомов отдельных клеток. Совершенствование экспериментальной базы дает возможность проводить такие исследования на тысячах клеток. Это заметно углубляет наши представления о раннем эмбриональном развитии, развитии опухолей и метастазов, нервной и иммунной системы. Сейчас идет этап накопления отдельных (огромных) наборов данных и относительно частных выводов (немыслимых, однако, еще несколько лет назад), но в ближайшие годы можно ожидать существенного прорыва именно в биологическом понимании, а затем — и в эволюционном. Наконец, осуществится давно ожидаемый синтез evo-devo: evolution and development.
Третье направление, в котором публикуются десятки и уже даже сотни работ, но никак не произойдет прорыв — метагеномика, то есть анализ бактериальных сообществ. Ясно, что такие сообщества существенно влияют на здоровье человека, состояние природных биоценозов, но до сих пор подавляющее большинство работ по метагеномике были чисто описательными. Есть ощущение, что в этой области мы не умеем задавать правильные вопросы.
В заключение упомяну две более частные области, в которых работает наша группа Учебно-научного центра «Биоинформатика» Института проблема передачи информации РАН, и которые лично мне представляются несколько недооцененными: связь пространственной структуры и функционального состояния ДНК (более модная) и эволюция бактериальных геномов и регуляторных систем (существенно менее гламурная).
Дополнительные материалы
Лекция Михаила Гельфанда «Что мы прочитали в геноме неандертальца»
Лекция Михаила Гельфанда «Молекулярная палеонтология»
Лингвистика
Что ждет нас в 2017 году. Научный прогноз
В канун Нового года особенно хочется заглянуть в будущее. Мы попросили ученых ВШЭ, представляющих разные области знаний, поделиться своими прогнозами о том, какие направления исследований будут особенно перспективны в 2017 году, где можно ожидать открытий и прорывов и как все это изменит нашу жизнь.