สารานุกรมไทยสำหรับเยาวชนฯ / เล่มที่ ๓๒ / เรื่องที่ ๖ ชีวสนเทศศาสตร์ / สำหรับเด็กระดับกลาง

ในบรรดาสาขาวิชาทางด้านวิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยีที่เกิดขึ้นใหม่สาขาวิชาหนึ่งที่กำลังเป็นที่สนใจกันอย่างมากในปัจจุบันนี้ คือ ชีวสนเทศศาสตร์ ซึ่งเป็นการประยุกต์รวมเอาเทคนิควิธีการศึกษาวิจัยทางชีววิทยาสมัยใหม่เข้ากับการรวบรวม และวิเคราะห์ข้อมูลด้วยเทคโนโลยีสารสนเทศ ทำให้เกิดการพัฒนาองค์ความรู้ใหม่ และสร้างประโยชน์มหาศาล จากงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์ชีวภาพระดับโมเลกุล ที่เกี่ยวข้องกับการศึกษาหน้าที่ และการทำงานของสารชีวเคมีสำคัญ ภายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต เช่น ดีเอ็นเอ เอนไซม์ โปรตีนต่างๆ การศึกษาทางชีวสนเทศศาสตร์เริ่มมีบทบาทสำคัญขึ้น เมื่อนักชีววิทยาได้พยายามประดิษฐ์คิดค้นเครื่องมือและเทคนิคใหม่ๆ ขึ้นมาค้นหาสมบัติ และความสัมพันธ์ของสารชีวเคมีต่างๆ ที่มีอยู่ในแต่ละเซลล์ จากผลการวิจัยทำให้พวกเขาตระหนักว่า สารชีวเคมีเหล่านี้ มีอยู่อย่างมหาศาล และทำงานร่วมกัน อย่างสลับซับซ้อนภายในเซลล์ ข้อมูลที่ได้จากการศึกษานั้น ยังมีปริมาณมากมายเกินกว่าที่จะจัดเก็บ และวิเคราะห์ ด้วยกระบวนการทั่วไปเหมือนในสมัยก่อนได้ เทคโนโลยีสมัยใหม่ อย่างเช่น การใช้ระบบคอมพิวเตอร์ การจัดทำฐานข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์ และเครือข่ายอินเทอร์เน็ต จึงถูกนำเข้ามาประยุกต์ใช้กับข้อมูลเหล่านี้ ลองคิดจินตนาการถึงการวิจัยหาต้นกำเนิดของโรคทางพันธุกรรมที่เกิดขึ้นกับมนุษย์ ดังเช่น โรคมะเร็ง หรือโรคเลือดไหลไม่หยุด นักวิทยาศาสตร์ได้อาศัยวิธีการศึกษารหัสพันธุกรรมทั้งหมดในคนแต่ละคน โดยพยายามใช้เทคนิค ในห้องปฏิบัติการ เพื่ออ่านลำดับของสายดีเอ็นเอทั้งหมดภายในเซลล์ ซึ่งปกติแล้ว ร่างกายของคนจะถอดรหัส จากลำดับดีเอ็นเอเหล่านี้ เพื่อใช้ในการสังเคราะห์สร้างเอนไซม์ต่างๆ สำหรับการทำงานของเนื้อเยื่อ และอวัยวะในร่างกาย ถ้าลำดับดีเอ็นเอมีความผิดปกติไป อาจก่อให้เกิดโรคหรืออาการผิดปกติร้ายแรงได้ โดยที่ความผิดปกตินี้ ยังอาจถูกถ่ายทอดทางพันธุกรรมไปสู่รุ่นลูกรุ่นหลานอีกด้วย การศึกษาหารหัสพันธุกรรมทั้งหมด จึงน่าที่จะก่อให้เกิดประโยชน์มหาศาลในการหาทางป้องกัน และรักษาโรคทางพันธุกรรม อย่างไรก็ตาม ลำดับดีเอ็นเอภายในเซลล์หนึ่งเซลล์ของแต่ละคนนั้นมีความยาวถึงกว่าสามพันล้านตัวอักษร หรือเทียบได้กับที่จะต้องอ่านหนังสือหนา ๑,๐๐๐ หน้า กว่า ๕๐๐ เล่ม ซึ่งข้อมูลมหาศาลเช่นนี้จำเป็นต้องมีการจัดการที่เหมาะสม จึงจะสามารถนำไปใช้ประโยชน์ อย่างเช่น การค้นหาความผิดปกติที่ทำให้เกิดโรคทางพันธุกรรมได้ นักวิทยาศาสตร์อีกกลุ่มหนึ่ง ซึ่งมีทั้งความชำนาญทางด้านการใช้ระบบสารสนเทศ และมีความรู้ความเข้าใจในด้านชีววิทยาระดับโมเลกุลจึงเข้ามามีบทบาท ในการพัฒนาโปรแกรมคอมพิวเตอร์ รวมทั้งระบบฐานข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์ เพื่อใช้ในการจัดเก็บรวบรวมข้อมูลทางพันธุกรรม จำนวนมหาศาลเหล่านั้น ให้เป็นหมวดหมู่และสามารถสืบค้นได้โดยง่าย

นักชีวสนเทศเหล่านี้ ได้สร้างระบบฐานข้อมูลของสารชีวเคมีภายในเซลล์ ทั้งข้อมูลลำดับของดีเอ็นเอ ข้อมูลโครงสร้างของโปรตีนต่างๆ หรือแม้แต่ข้อมูลความสัมพันธ์ ระหว่างสารชีวเคมีเหล่านี้ แล้วจัดเก็บในเครื่องคอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูง ที่มีความจุในการจัดเก็บข้อมูลทั้งหมดได้ พร้อมกับสามารถวิเคราะห์ข้อมูล ด้วยความเร็วที่สูงกว่าเครื่องคอมพิวเตอร์ ที่เราใช้กันอยู่เป็นแสนเป็นล้านเท่า คอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูงนี้ จะเชื่อมโยงเข้ากับระบบเครือข่ายอินเทอร์เน็ต ซึ่งทำให้นักวิทยาศาสตร์หรือแม้แต่พวกเราเอง สามารถต่อเชื่อมเข้าไปร่วมใช้บริการฐานข้อมูลชีวสนเทศนี้ได้ โปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่นักชีวสนเทศสร้างขึ้น จะช่วยให้นักชีววิทยาระดับโมเลกุลสามารถวิเคราะห์ข้อมูลของสารชีวเคมี ภายในเซลล์ได้หลากหลายวิธีขึ้นกับวัตถุประสงค์ของการศึกษาวิจัย ตัวอย่างเช่น นักชีววิทยาสามารถที่จะเปรียบเทียบว่า สายดีเอ็นเอ หรือสารพันธุกรรม ที่พวกเขาสกัดได้ จากสิ่งมีชีวิตที่สนใจนั้น มีแนวโน้มที่จะมีหน้าที่จำเพาะ ในการสร้างเอนไซม์หรือไม่ และมีลำดับดีเอ็นเอ ที่เหมือนกับข้อมูลของสายดีเอ็นเอของสิ่งมีชีวิตชนิดใด ตามที่เก็บไว้ในฐานข้อมูล ถ้ามีความคล้ายคลึงกัน นักชีววิทยาจะสามารถทำนายสมบัติ และหน้าที่ของสารพันธุกรรมที่สกัดได้ ทำให้การศึกษาวิจัยขั้นตอนต่อไปในห้องปฏิบัติการเป็นไปได้อย่างรวดเร็ว และประหยัดค่าใช้จ่ายลงเป็นอย่างมาก กระบวนการวิเคราะห์ข้อมูลทางชีวสนเทศนี้ ยังนำไปใช้กับลำดับและโครงสร้าง ของโปรตีน รวมทั้งสารชีวเคมีอื่นๆ ในเซลล์ได้อีกด้วย ในอนาคต เราน่าจะได้เห็นการประยุกต์ใช้ความรู้ และเทคนิค ทางด้านชีวสนเทศมากขึ้น ดังเช่น การศึกษาหาความผิดปกติของสายดีเอ็นเอ ที่นำไปสู่การเกิดโรคทางพันธุกรรม การค้นหารหัสพันธุกรรมของพืชและสัตว์ หรือแม้แต่เชื้อจุลินทรีย์ เพื่อการปรับปรุงพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตเหล่านั้น ให้มีลักษณะที่ดีขึ้น หรือสร้างสารที่มีประโยชน์ ให้กับมนุษย์ได้มากขึ้น โดยในประเทศไทยได้มีหน่วยงานหลายแห่ง ทั้งในส่วนของมหาวิทยาลัยต่างๆ หน่วยงานทางการแพทย์  และหน่วยงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีของรัฐบาล ที่กำลังพยายามศึกษาวิจัยปัญหาสำคัญของประเทศ โดยการนำชีวสนเทศศาสตร์ มาเป็นเครื่องมือหลักเครื่องมือหนึ่ง ในการวิเคราะห์ผลการทดลองปฏิบัติการทางด้านชีววิทยาระดับโมเลกุล รวมทั้งการให้บริการฐานข้อมูลทางชีวภาพ ผ่านระบบเครือข่ายอินเทอร์เน็ตของประเทศ และยังมีการสนับสนุนให้มีการจัดการเรียนการสอนด้านชีวสนเทศศาสตร์นี้ เพิ่มมากขึ้นตามลำดับ