Question:
Quel a été le premier travail en biologie computationnelle?
RNs_Ghost
2016-08-04 19:26:25 UTC
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Quel a été le premier travail en biologie computationnelle? Je recherche idéalement un article.

Je ne suis pas intéressé par les travaux qui impliquent la gestion de données ou l'analyse de données mais qui modélisent des processus biologiques à travers des simulations numériques ou des approximations numériques de résultats analytiques.

Je peux penser à trois types de travail où des ordinateurs sont utilisés. (1) Gestion et analyse des données, (2) simulations numériques et (3) approximations numériques de solutions analytiques. Êtes-vous intéressé par les 3?
2 et 3. Moins de bioinformatique, plus de modélisation informatique et de modélisation théorique. Les scénarios où les gens n'avaient pas beaucoup de données, juste des théories.
J'ai modifié cette information dans votre message (+1). Je suppose que ce pourrait être un article sur les neurosciences des années 1960 ou un algorithme d'automates cellulaires.
Comme décrit dans http://www.nature.com/nrg/journal/v1/n3/full/nrg1200_231a.html, la biologie informatique est vraiment née de la détermination de la structure des protéines.
Modèle de croissance par Jacques Monod 1949. Cependant, il existe des travaux beaucoup plus anciens en biologie computationnelle. Le modèle Michaelis-Menten a été publié en 1913. Quel est le point de votre question? Demandez-vous quand les méthodes numériques ont-elles été appliquées pour la première fois aux problèmes biologiques? Dans ce cas, vous devriez regarder à un moment donné après le développement des ordinateurs. Après 1945 peut-être.
pour mon argent, c'est le modèle prédateur-proie Lotka – Volterra exposé pour la première fois en 1910 et analysé en profondeur en 1925. https://en.wikipedia.org/wiki/Lotka%E2%80%93Volterra_equations
Vous pourriez également être intéressé par [cette] discussion (https://www.biostars.org/p/5523/) sur www.biostars.org: _The Oldest Bioinformatics Publication_
@RBarryYoung Les équations simples de Lotka-Volterra peuvent être analysées analytiquement (voir [cet article] (http://biology.stackexchange.com/questions/15514/what-prevents-predator-overpopulation)), pas besoin de simulations numériques.
L'inférence phylogénique est-elle admissible?
@bli, bien sûr, pourquoi pas, mais je doute que vous en trouviez avant 1950 ...
@Remi.b Mais "* analysé analytiquement *" ne signifie pas qu'il a une solution analytique de forme fermée. Cela pourrait expliquer pourquoi je n'arrive pas à trouver une solution analytique nulle part en ligne. Le message auquel vous avez lié ne l'a pas. L'article Wikipédia non plus. Un tas d'articles académiques que j'ai vérifiés non plus (bien que leurs titres * sonnent * comme s'ils l'avaient). Bizarre. Mais même avoir une solution analytique fermée ne signifie pas qu'elle n'est pas computationnelle puisque le but est de la tracer et de l'évaluer au fil du temps. Même pour dire `Sin (t) * Cos (t-1)` il y a beaucoup de calculs manuels répétitifs, c'est-à-dire. calcul.
Cinq réponses:
#1
+8
Alina Davydov
2016-08-04 20:05:01 UTC
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Je ne pense pas que vous trouverez jamais le premier travail en bioinformatique (ou en biologie computationnelle, comme vous l’avez dit), mais le domaine a vraiment commencé dans le temps d'accumulation de données sur la biochimie des protéines. Les biologistes computationnels (avant d'avoir accès à l'ordinateur) rédigeraient et analysaient les morphologies et les types de protéines avec un crayon et du papier.

Mais vous pouvez aller encore plus loin en arrière. L '«alignement» est une autre technique ancienne utilisée en bioinformatique. Il s'agit d'établir le degré de similitude entre deux séquences d'ADN, ou plutôt le degré de similitude entre deux objets ou ensembles de données quelconques en biologie computationnelle.

Votre question, cependant, demande un article scientifique (l'un des le plus ancien) sur la bioinformatique. C'est sans doute l'article de M. O. Dayhoff: "Un programme informatique pour aider à déterminer la structure des protéines primaires." (1962)

Ceci est le premier article formel qui limite la portée de la biologie computationnelle à la définition fournie par cet article de BioPlanet et généralement acceptée par beaucoup:

La bioinformatique est l'application de la technologie informatique à la gestion de l'information biologique.

#2
+8
Ben Bolker
2016-08-05 06:54:39 UTC
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Une autre nomination, si vous incluez l'épidémiologie des maladies infectieuses dans le cadre de la biologie et donc des simulations informatiques d'épidémies dans le cadre de la biologie computationnelle:

Périodicité de la rougeole et taille de la communauté, MS Bartlett , J. Roy. Stat Soc. A , 120 (1), 1957.

Les calculs ont été exécutés sur l'ordinateur de Manchester. Peut-être la partie la plus divertissante de l'article est la discussion qui a suivi par l'un des assistants informatiques:

M. JC GOWER: Je voudrais décrire un peu plus en détail le programme de l'ordinateur de Manchester qui a produit les résultats dont le professeur Bartlett a discuté ... En raison du fait que l'ordinateur ne commet pas d'erreurs rares et au vu de l'apparente impossibilité d'obtenir un contrôle global ... il faut refaire les calculs ... Les nombres aléatoires sont produits par lots de 64. Chaque lot est testé pour la divergence par rapport au nombre attendu de chiffres unitaires. Si le test échoue, un nouveau lot est produit et testé. Si trois lots successifs échouent, la machine s'arrête et siffle continuellement.

Une seule fois sur les seize mois pendant lesquels le programme a été exécuté, trois lots successifs ont échoué ...

Mais le gagnant (également en biologie des populations) pourrait être celui lié dans les commentaires à une discussion Biostars, Fréquences des gènes dans un cline déterminé par sélection et diffusion RA Fisher Biométrie 1950. À la p. 169 l'auteur dit

Je dois cette tabulation à Dr. M. V. Wilkes et M. DJ Wheeler, utilisant l ' ordinateur électronique EDSAC

(la tabulation est la solution de l'équation différentielle $ \ frac {d ^ 2 q} { dx ^ 2} = 4 x (1-q) q $ avec des conditions aux limites $ q = 1/2 $ à $ x = 0 $ et $ q = 0 $ comme $ x \ to \ infty $); la page Wikipedia sur les réclamations EDSAC (lien ci-dessus)

[L'étude de Fisher] représente la première utilisation d'un ordinateur pour un problème dans le domaine de la biologie

Bienvenue sur BioSE et c'est vraiment agréable de voir un chercheur aussi éminent comme contributeur.
#3
+3
Joe Healey
2016-08-05 19:32:34 UTC
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En fonction de votre définition de la biologie computationnelle (par exemple, la bioinformatique et la modélisation mathématique peuvent être très différentes), il y a une référence souvent citée aux travaux d'Alan Turing après la seconde guerre mondiale, modélisant ce qu'il a appelé les «morphogènes» dans l'émergence de modèles mathématiques dans la nature. D'après ce que je comprends, il a modélisé la diffusion de molécules hypothétiques antagonistes et complémentaires dans l'espace et le temps. Je suis à peu près sûr que c'est l'un des premiers exemples d'utilisation des tout premiers ordinateurs, alors qu'ils rappelaient encore les machines à compter pour des problèmes biologiques.

Je n'ai pas de référence exacte pour vous pour le moment , mais certains google-fu de "Turing" et "morphogènes" feront glisser quelque chose vers le haut.

EDIT: voici le papier, 1952 est l'année à battre!:

http://www.dna.caltech.edu/courses/cs191/paperscs191/turing.pdf

Veuillez noter que - bien que Turing soit célèbre et qu'il obtient généralement le plus de crédit - son travail (absolument génial) manquait de plusieurs pièces importantes - et n'était pas nécessairement de la biologie informatique - et avait très peu d'influence sur la recherche biologique. Les «morphogènes de Turing» ont été découverts indépendamment, avec l'inclusion de pièces manquantes, et montrés par ordinateur, par Alfred Gierer et Hans Meinhardt (pour une perspective historique: http://dev.biologists.org/content/develop/early/2016/03/ 22 / dev.137414.full.pdf)
oui, mais dans le journal Turing dit (p. 65) "Les chiffres du tableau 1 ont été principalement obtenus avec l'aide de Manchester University Computer." Mais la priorité doit probablement aller à l'article sur la génétique des populations de Fisher 1950 discuté dans le [fil Biostars mentionné dans les commentaires ci-dessus] (https://www.biostars.org/p/5523/), [Gene frequency in a cline par sélection et diffusion] (https://digital.library.adelaide.edu.au/dspace/bitstream/2440/15146) /1/238.pdf
#4
+2
fileunderwater
2016-08-04 22:57:21 UTC
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Je n'ai aucune idée du premier article en biologie du calcul (interprété par moi comme des articles utilisant des ordinateurs et des simulations informatiques pour résoudre des problèmes biologiques). Cependant, certains écologistes des populations ont adopté très tôt des simulations informatiques pour résoudre des modèles de population. Vous devriez regarder Micheal Hassell, qui, je le sais, était au début de l'utilisation des simulations informatiques. L'un de ses premiers articles est le Nouveau modèle de population inductif pour les insectes parasites et ses incidences sur la lutte biologique. de 1969 ( pdf), où les modèles sont simulé sur "l'ordinateur Oxford KDF9". Ses autres articles et ses collaborateurs pourraient être un point de départ.

#5
+1
tsttst
2016-08-04 20:13:26 UTC
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Il y a une certaine ambiguïté dans les mots; Cependant, la «biologie computationnelle» est souvent utilisée pour souligner que le travail va au-delà des informations de séquence (et des propriétés dérivées de la séquence) et de la gestion des données (qui serait plutôt décrite par «bioinformatique»).

Si la question porte sur la premier travail utilisant des simulations informatiques et des algorithmes pour découvrir et expliquer mécaniquement un problème biologique complexe, le travail de Hans Meinhardt et de ses collègues est très proche d'un premier morceau de biologie computationnelle.

Par exemple, ils ont découvert comment les modèles pourrait se former; Gierer et Meinhadt 1972, et d'autres références contenues dans sa notice nécrologique

On dirait un auteur intéressant à considérer. Pourriez-vous donner plus d'informations sur les années de diverses publications et le type de travail qu'il a effectué («découvrir la formation des motifs» est très vague).
Avez-vous essayé pubmed?


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