Was ist Bioinformatik?

Titel der Februar-Ausgabe des Nature Journal 2001

Die Bioinformatik ist eine stark interdisziplinär ausgerichtete Wissenschaft, die Fragestellungen der Lebenswissenschaften (Biologie, Biotechnologie, Medizin) mit mathematischen und informatischen Methoden behandelt. Eine inzwischen klassische Fragestellung der Bioinformatik ist die Genomassemblierung, beispielsweise bei der Sequenzierung des menschlichen Genoms im Jahre 2001: Mit der heute verwendeten Schrotschuss-Sequenzierung ist es unmöglich, die Sequenz eines Genoms (ein Text über dem Alphabet „AGCT“) „in einem Rutsch“ zu bestimmen. Stattdessen erhält man die Sequenz von Millionen kleiner Bruchstücke mit jeweils weniger als 1000 Buchstaben. Wie kann man diese Millionen Puzzlesteine zu einem einzigen Text mit mehreren Millionen oder sogar Milliarden Buchstaben zusammensetzen? Das ist eine unmögliche Aufgabe für einen Menschen, und eine sehr schwere Aufgabe für einen Computer: Einfache Algorithmen zur Lösung dieses Problems würden auf heutigen Superrechnern viele Millionen Jahre rechnen, und nur durch ausgefeilte Algorithmen der Bioinformatik ist es möglich, eine Lösung in wenigen Stunden oder Tagen zu erhalten.

Struktur eines Onkoproteins

Bioinformatische Methoden kommen heute in vielen Bereichen der Lebenswissenschaften zum Einsatz, sei es bei der Strukturanalyse von Molekülen, bei der Erforschung von Stoffwechselwegen und anderen regulatorischen Prozessen, oder der Analyse von Genomdaten. Neben der Modellierung und Simulation von komplexen Systemen steht hier vor allem die Verarbeitung und Auswertung der enormen Datenmengen, die durch den Einsatz von Hochdurchsatztechnologien generiert werden, im Vordergrund. So hat das oben erwähnte Sequenzieren von DNA in den letzten Jahren riesige Fortschritte gemacht: Heute kann eine einzelne Sequenzier-Maschine an einem Tag 10 Gigabyte Sequenzdaten erzeugen. Hier gilt es, IT-Werkzeuge zu entwickeln, die eine Zeit- und Speicherplatz-schonende Analyse der biologischen Daten ermöglichen.

Bioinformatik ist eine Schlüsseltechnologie, die zunehmend industriell eingesetzt wird. Biotechnologie- und Pharmaunternehmen sowie Unternehmen der biomedizinischen Forschung suchen händeringend Nachwuchs mit bioinformatischen Kenntnissen. Ob es dabei um die automatisierte Identifikation von Bakterien bei einer Infektion, die Bestimmung der Viruslast bei HIV-Infizierten oder die Suche nach neuen Medikamenten geht: Ohne Bioinformatik läuft in den Lebenswissenschaften nur noch sehr wenig.

Ist Bioinformatik etwas für mich? Zum Lehrstoff der Bioinformatik gehören die Lebenswissenschaften (insbesondere Molekularbiologie, Genetik und Biochemie) sowie Informatik und Mathematik. Studierende sollten zu beiden Bereichen eine Affinität haben: Wichtig ist Freude am Problemlösen und die Fähigkeit zum logischen Denken. An der Uni Jena wird dabei auf eine ausgewogene Aufteilung geachtet: Hier entfällt jeweils ein Drittel des Lehrstoffs auf die Bereiche Bioinformatik, Informatik/Mathematik sowie Biologie/Biochemie. Ein erfolgreicher Abschluss bietet hervorragende Karriereaussichten, beispielsweise in Forschung und Entwicklung.

Weitere Informationen über das Bioinformatik-Studium in Jena findest du auf unserer Seite unter Studium.

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Teilbereiche des Studiums Bioinformatik

Jena bietet eine deutschlandweit einzigartige bioinformatische Lehr– und Forschungs-Landschaft. So lehren allein sieben Professoren im Bereich der Bioinformatik. Außerdem gibt es viele verschiedene Institute und Forschungseinrichtungen, in denen sich schon im Rahmen einer Bachelor- oder Master-Arbeit die Möglichkeit bietet, an aktueller Forschung mitzuwirken und wertvolle Kontakte zu knüpfen.

Informationen über Bewerbungen und spezielle Beratungsangebote zum Studium der Bioinformatik findest du ebenfalls auf unserer Seite. Überzeugende Gründe warum du  Bioinformatik ausgerechnet in Jena studieren solltest findest du hier.

Bioinformatik in den Medien:

  • Was ist Bioinformatik. 3Sat, Februar 2014, Scobel berichtet über die Geheimnisse der Bioinformatik. Online hier verfügbar.
  • Nature Jobs: Education – Inspiration for informatics. Nature, Oct 2011. Über die Jobaussichten und Anforderungen an Bioinformatiker. Online hier verfügbar.
  • Bisher war es aufregend, jetzt wird es dramatisch. Zeit Magazin Nr. 29, 2011. Interview mit dem Humanbiologen Klaus Rajewsky und dem Bioinformatiker Nikolaus Rajewsky. Online hier verfügbar.
  • Will Computers Crash Genomics? Science, Februar 2011. Über die explodierenden Datenmengen in der Genomik und der Medizin, und warum Bioinformatik in Zukunft noch wichtiger sein wird. Online hier verfügbar.
  • Challenges and Opportunities. Science, Februar 2011. Über die exponentiell steigenden Datenmengen, die (nicht nur in der Biologie) in Zukunft zu bewältigen sein werden. Online hier verfügbar.
  • Die Landkarte des Leidens. Die Zeit Nr. 36 vom 28. August 2008. Interview mit dem Bioinformatiker und Biomathematiker Eric Lander (Broad Institute in Cambridge, USA). Online hier verfügbar.
  • Ich, der Roboter. Die Zeit Nr. 41 vom 4. Oktober 2007. Bericht über den Bioinformatiker Jens Meiler (Nashville, Tennessee).Online hier verfügbar.