La biología y la bioquímica modernas hacen un amplio uso de métodos basados en el ADN recombinante. El ADN recombinante es una secuencia de ADN hecha por el hombre, partes de las cuales pueden sintetizarse químicamente mediante PCR (reacción en cadena de la polimerasa) o clonarse a partir del ADN de varios organismos. El ADN recombinante se puede transformar en células de organismos vivos como parte de plásmidos o vectores virales [1] . Los animales y las plantas modificados genéticamente suelen contener genes recombinantes insertados en sus cromosomas . Mientras que las bacterias y levaduras modificadas genéticamente se utilizan para producir proteínas recombinantes , los animales se utilizan en la investigación médica [2] y las plantas mejoradas nutricionalmente en la agricultura [3] [4] .
Los científicos forenses utilizan el ADN de la sangre , el semen , la piel , la saliva o el cabello encontrados en la escena del crimen para localizar al perpetrador. El proceso de identificación se denomina huella genética (más precisamente, perfil de ADN). La impresión compara el ADN variable del genoma , como repeticiones cortas en tándem y secuencias de minisatélites de diferentes individuos. Este es un método muy confiable para identificar a los perpetradores [5] , aunque la identificación puede ser difícil si la escena del crimen está contaminada con el ADN de otras personas [6] .
La tecnología de huellas dactilares fue inventada en 1984 por el genetista británico Alec Jeffreys [7] y se utilizó por primera vez como prueba en el juicio de Colin Pitchfork en un caso en el que fue acusado de asesinato y violación [8] .
En la actualidad, en muchos países occidentales, como el Reino Unido, los delincuentes acusados de ciertos tipos de delitos están siendo muestreados con fines de base de datos. Esto ha ayudado a descubrir a los perpetradores de crímenes sin resolver previamente, ya que el ADN se conserva en la evidencia física. Este método también se utiliza para determinar la identidad en caso de una muerte masiva de personas [9] .
El 1 de enero de 2009, se adoptó en Rusia la ley federal "Sobre el registro genómico estatal en la Federación Rusa". El registro genómico se declara un trámite obligatorio para determinados grupos de personas (reclusos y ex-reclusos, personas no identificadas), así como voluntario para el resto de ciudadanos. Esta ley ayudará a reducir el número de delitos, y también será prueba en los procesos judiciales cuando se resuelvan cuestiones de herencia y pensión alimenticia. El análisis de ADN voluntario se utiliza para establecer la paternidad/maternidad, para obtener los derechos de un familiar, o los derechos de un heredero al heredar bienes, así como para determinar la predisposición genética a enfermedades o adicciones.
La bioinformática implica el procesamiento de datos ( minería de datos ) contenidos en la secuencia de ADN. El desarrollo de métodos informáticos para almacenar y recuperar dicha información ha llevado al desarrollo de otras áreas de la informática , como CCA (algoritmo de búsqueda de cadenas), aprendizaje automático y bases de datos [10] . Se han desarrollado algoritmos como CCA, que buscan una secuencia específica de letras dentro de una secuencia más grande de letras, para buscar secuencias de nucleótidos específicas [11] . En otras aplicaciones informáticas, como los editores de texto , los algoritmos más simples hacen el trabajo, pero las secuencias de ADN se encuentran entre las más difíciles de procesar porque solo tienen cuatro letras. Un problema similar surge cuando se comparan secuencias de diferentes organismos (alineación de secuencias), que se utiliza en el estudio de las relaciones filogenéticas entre estos organismos y las funciones de las proteínas [12] . Los datos, que son una secuencia de genomas completos , uno de los más complejos es el genoma humano , son difíciles de usar sin una descripción que indique la posición de los genes y las secuencias reguladoras en cada cromosoma. Las regiones de ADN cuyas secuencias contienen secuencias asociadas con genes que codifican proteínas o ARN se pueden encontrar utilizando algoritmos especiales que permiten predecir la presencia de productos de expresión génica antes de que se detecten como resultado de experimentos [13]
El ADN se utilizó por primera vez en computación para resolver el " problema del camino hamiltoniano ", un caso especial del problema NP-completo [14] . La computadora de ADN tiene ventajas sobre las computadoras electrónicas porque teóricamente requiere menos electricidad, ocupa menos espacio y es más eficiente debido a la posibilidad de cálculos simultáneos (ver Sistemas de computación paralela ). Otros problemas, como el problema de la "máquina abstracta" , el problema de satisfacibilidad de las fórmulas booleanas y una variante del problema del vendedor ambulante , se han analizado utilizando computadoras de ADN [15] . Debido a la compacidad del ADN, teóricamente puede encontrar aplicación en criptografía , donde puede usarse para construir bloques de cifrado de una sola vez [16] .
Debido a que el ADN acumula mutaciones con el tiempo y luego se hereda, contiene información histórica, por lo que los genetistas pueden especular sobre la historia evolutiva de los organismos ( filogenética ) [17] . La filogenética es un método de biología evolutiva . Si se comparan las secuencias de ADN dentro de una especie, los genetistas evolutivos pueden aprender la historia de las poblaciones individuales . Esta información puede ser útil en varios campos de la ciencia, desde la genética ambiental hasta la antropología . El ADN se utiliza para determinar la paternidad y las relaciones familiares, por ejemplo, se comprobó que el tercer presidente de los Estados Unidos, Thomas Jefferson , fue el padre del hijo de la esclava Sally Hemings. En Rusia, los restos de la familia del último Zar del Imperio Ruso, Nicolás II , también fueron identificados usando muestras de ADN tomadas de parientes vivos del Zar [18] . El método utilizado en tales casos es similar al utilizado en medicina forense (ver arriba), a veces la prueba de culpabilidad son las características específicas generales del ADN encontrado en la escena del crimen y el ADN de los familiares del delincuente [19] .
Usando la secuencia de nucleótidos del ADN, puedes escribir una composición musical. Hay varios requisitos previos teóricos para la traducción de una secuencia de nucleótidos en una serie de sonido. La primera es que la secuencia de ADN cae bajo el concepto de ruido rosa , lo que significa que el ADN puede ser considerado como la fuente de la música. El segundo requisito previo es la capacidad de construir un fractal basado en la secuencia de ADN , esto corresponde a los principios de la repetición de sonidos en la música [20] . El tercer requisito previo es la posibilidad de iterar ciertas características físicas de los nucleótidos en la región audible. El fundador del ADN de la música puede considerarse legítimamente un biólogo estadounidense, David Deamer, quien fue el primero en desarrollar un algoritmo para escribir el ADN de la música basado en las características de la absorción de luz en el espectro infrarrojo por nucleótidos. Hasta la fecha, varias bandas y compositores se dedican profesionalmente a la música DNA, entre ellos el trío HUGO, los compositores Susan Alexander (Susan Alexjander), Stuart Mitchell (Stuart Mitchell) y Todd Barton (Todd Barton). Se puede leer una revisión completa de la música de ADN aquí [21] .
En 2012, se estableció el Centro de Estudios Interdisciplinarios de Creatividad Musical en el Conservatorio Estatal de Moscú, una de cuyas tareas es aplicar métodos bioinformáticos para expandir el espacio musical.