Профессия биоинформатик, или Кто секвенирует геном

Есть только два способа прожить жизнь.
Первый - будто чудес не существует. Второй - будто кругом одни чудеса.
Альберт Эйнштейн

Что за наука биоинформатика? Для решения каких проблем биология встретилась с информационными технологиями? Какие перспективы у специалиста по биоинформатике в России и в мире? Где учиться биоинформатике?

Знаете ли вы, сколько вирусов живет на нашей планете? Предполагается, что более ста миллионов видов. Вирусы и бактерии - самые многочисленные и разнообразные биологические формы на Земле. Их изучение не только интересно, но и неоценимо полезно для человечества. Открытия в области микробиологии делают людей на шаг ближе к лекарству от рака, диабета, вируса иммунодефицита и позволит в будущем лечить их на ранних стадиях.

Но как исследовать вирусы, если их так много? Экспериментальный биолог в современной лаборатории может несколько лет изучать одну разновидность вируса, полностью описать его, установить закономерности, работающие для одного подвида, но останутся еще миллионы неизученных микроорганизмов. На помощь биологам, которые работают в полевых условиях и в лабораториях с пробирками, приходят мощные компьютеры и специалисты, умеющие работать с большими данными, - биоинформатики.

Геном - генетическая программа организма

Биоинформатики работают с секвенированным ("прочитанным") геномом - биологической информацией, заключенной в клетке. В отличие от биологов биоинформатики рассматривают геном не в пробирке, не в виде схем, а в виде программного кода. С помощью машинных алгоритмов и статистических методов биоинформатики могут работать с группами вирусов и их геномами, и получать глобальные результаты.

Вот так рассматривает клетки биолог:




Так видит геном биоинформатик (длинная последовательность из всего 4 букв: A,C,G,T):

Интересно:
"Геном человека" - самый крупный международный проект в области биологии, целью которого было расшифровать ДНК человека, полностью записать генетическую последовательность, которая состоит из 20 тысяч генов, 3 млрд нуклеотидов. Проект стартовал в 1990 году и результат был достигнут в 2003 году - вся генетическая информация человека был записана в виде кода. Правда, пока не для всех генов ясны функции, и над изучением отдельных кусков кода ученые работают до сих пор. В процессе работы были изобретены новые методы секвенирования, которые позволили упростить и удешевить процедуру, а значит, сделать ее доступной для людей.

Зачем читать геном

Биоинформатика - прикладная наука. Эффективный анализ биологических данных помогает решать глобальные задачи человечества в медицине, экологии, сельском хозяйстве, энергетике. Прочтение геномов риса дает понимание, за какое свойство зерна какой его ген отвечает. Селекционеры могут опираться на данные, полученные биоинформатиками, и с их помощью повысить приспособленность культуры к окружающей среде, улучшить сохранность урожая и вкус. Биоинформатика уже помогает лечить сложные заболевания. Природные случайности порождают ошибки ДНК, в результате которых у совершенно здоровых родителей может родиться ребенок с отклонениями. Анализ генома показывает, в каком гене произошло нарушение, а значит делает возможным лечение ранее неизлечимого заболевания.

Чем занимается биоинформатик

В отличие от молекулярного биолога специалист по биоинформатике - "офисный" работник. Он не ставит экспериментов, а "сидит за компьютером" с кружкой чая и блокнотом. Он работает с базами данных, которые уже собраны и описаны исследователями. Базы биологических данных хранятся на серверах в разных странах и открыты для доступа, поэтому сделать первые шаги в исследовании может любой заинтересованный человек.

Что делает биоинформатик:

✔ Разрабатывает математические методы для анализа больших данных в области биологии и медицины
✔ Участвует в разработке диагностических тестов и планировании экспериментов
✔ Проводит секвенирование
✔ Анализирует данные с помощью специального ПО
✔ Пишет технические задания к проектам, отчетам и лабораторным протоколам разработанных методик
✔ Участвует в научных конференциях и жизни научного сообщества

Биология - одна из тех сфер, где границы между странами стираются, поэтому английский язык необходим каждому будущему биоинформатику.

Какие универсальные компетенции нужны специалисту по биоинформатике

✎ Любознательность
✎ Системное мышление
✎ Аналитический склад ума
✎ Умение анализировать большие объемы информации
✎ Методичность
✎ Креативность

Средняя заработная плата и востребованность

Биоинформатики сейчас в дефиците по всему миру. Поэтому уровень зарплат у них сопоставим с зарплатами программистов:
✔ от 80 000 рублей для молодых специалистов
✔ 120 000 - 140 000 рублей для специалистов уровня senior (в лаборатории разработки методов диагностики ставки выше)
✔ 180 000 - 200 000 рублей для руководителей

Где учиться

С 2002 года открыто направление биоинформатики и биоинженерии в МГУ им. М.В. Ломоносова. Еще приобрести эту дефицитную специальность можно в следующих учебных организациях:

• Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова
• Магистратура Академического Университета РАН
• Московский Физико-Технический Институт (МФТИ)
• Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет (СПбГПУ)

Где работать

✎ Медицинские лаборатории
✎ Крупные клиники и медицинские центры
✎ Научно-исследовательские лаборатории (в России и за рубежом)
✎ Агропромышленные комплексы

Что делать уже сейчас

В биоинформатику приходят или увлеченные биологией математики или технически подкованные биологи, поэтому при подготовке к поступлению в вуз важно углубляться как в технические, так и в естественные науки.

✔ Изучать биологию, математику, информатику и английский язык в школе
✔ Посещать биологические кружки в школе и при вузах: школу юного биолога МГУ им. М.В. Ломоносова, кружки при Московском зоопарке, Дарвиновском музее, летнюю школу от Института биоинформатики
✔ Посещать кружки по программированию
✔ Смотреть видеолекции по биоинформатике. Например, лекции Михаила Гельфанда, доктора биологических наук и кандидата математических наук (в проекте "ПостНаука") или курсы на плафтформах Coursera, Udacity, edX
✔ Подписаться на рассылки и социальные сети биологических журналов. Например, журнал "Биомолекула"

Желаем вам неиссякаемой любознательности!

Автор: Ольга Биккулова, ЦТР "Гуманитарные технологии"


Если вы хотите получать наши свежие статьи о профессиях, подпишитесь на нашу рассылку.