Biologia și biochimia modernă folosesc pe scară largă metodele bazate pe ADN recombinant. ADN-ul recombinant este o secvență de ADN creată de om, din care părți pot fi sintetizate chimic, folosind PCR (reacția în lanț a polimerazei) sau donate din ADN-ul diferitelor organisme. ADN-ul recombinant poate fi transformat în celule ale organismelor vii ca parte a plasmidelor sau a vectorilor virali [1] . Animalele și plantele modificate genetic conțin de obicei gene recombinante inserate în cromozomii lor . În timp ce bacteriile modificate genetic și drojdia sunt folosite pentru a produce proteine recombinate , animalele sunt folosite în cercetarea medicală [2] și plantele îmbunătățite din punct de vedere nutrițional în agricultură [3] [4] .
Oamenii de știință criminalistică folosesc ADN-ul din sânge , material seminal , piele , salivă sau păr găsite la locul crimei pentru a localiza făptuitorul. Procesul de identificare se numește amprentă genetică (mai precis, profilarea ADN). Amprenta compară ADN-ul variabil al genomului , cum ar fi repetări scurte în tandem și secvențe minisatelit de la diferiți indivizi. Aceasta este o metodă foarte fiabilă de identificare a făptuitorilor [5] , deși identificarea poate fi dificilă dacă locul crimei este contaminat cu ADN-ul altor persoane [6] .
Tehnologia amprentelor a fost inventată în 1984 de geneticianul britanic Alec Jeffreys [7] și a fost folosită pentru prima dată ca probă în procesul lui Colin Pitchfork într-un caz în care a fost acuzat de crimă și viol [8] .
În prezent, în multe țări occidentale, cum ar fi Marea Britanie, infractorii acuzați de anumite tipuri de infracțiuni sunt eșantionați în scopuri de baze de date. Acest lucru a ajutat la descoperirea autorilor crimelor nerezolvate anterior, deoarece ADN-ul este păstrat pe dovezi fizice. Această metodă este folosită și pentru a determina identitatea în cazul unui deces în masă a oamenilor [9] .
La 1 ianuarie 2009, în Rusia a fost adoptată legea federală „Cu privire la înregistrarea genomică de stat în Federația Rusă”. Înregistrarea genomică este declarată procedură obligatorie pentru anumite grupuri de persoane (deținuți și foști deținuți, persoane neidentificate), precum și voluntară pentru alți cetățeni. Această lege va contribui la reducerea numărului de infracțiuni și va fi, de asemenea, o probă în procedurile judiciare atunci când se rezolvă problemele de moștenire și pensie alimentară. Analiza ADN voluntară este utilizată pentru a stabili paternitatea/maternitatea, pentru a obține drepturile unei rude, sau drepturile unui moștenitor la moștenirea proprietății, precum și pentru a determina predispoziția genetică la boli sau dependență.
Bioinformatica implică prelucrarea datelor ( data mining ) conținute în secvența ADN. Dezvoltarea metodelor computerizate pentru stocarea și regăsirea unor astfel de informații a condus la dezvoltarea altor domenii ale informaticii , precum CCA (algoritmul de căutare a șirurilor), învățarea automată și bazele de date [10] . Algoritmi precum CCA, care caută o secvență specifică de litere într-o secvență mai mare de litere, au fost dezvoltați pentru a căuta secvențe specifice de nucleotide [11] . În alte aplicații computerizate, cum ar fi editorii de text , cei mai simpli algoritmi fac treaba, dar secvențele de ADN sunt printre cele mai dificil de procesat, deoarece au doar patru litere. O problemă similară apare atunci când se compară secvențe din diferite organisme (alinierea secvenței), care este utilizată în studiul relațiilor filogenetice dintre aceste organisme și funcțiile proteinelor [12] . Datele, care sunt o secvență de genomi întregi , dintre care unul dintre cele mai complexe este genomul uman , sunt dificil de utilizat fără o descriere care să indice poziția genelor și secvențele de reglementare pe fiecare cromozom. Regiunile ADN ale căror secvențe conțin secvențe asociate cu gene care codifică proteine sau ARN pot fi găsite folosind algoritmi speciali care permit prezicerea prezenței produselor de expresie genetică înainte ca acestea să fie detectate ca urmare a experimentelor [13]
ADN-ul a fost folosit pentru prima dată în calcul pentru a rezolva „ problema căii hamiltoniene ”, un caz special al problemei NP-complete [14] . Calculatorul ADN are avantaje față de calculatoarele electronice deoarece, teoretic, necesită mai puțină energie electrică, ocupă mai puțin spațiu și este mai eficient datorită posibilității de calcule simultane (vezi Sisteme de calcul paralele ). Alte probleme, cum ar fi problema „mașinii abstracte” , problema de satisfacție pentru formulele booleene și o variantă a problemei vânzătorului ambulant , au fost analizate folosind calculatoare ADN [15] . Datorită compactității ADN-ului, teoretic poate găsi aplicație în criptografie , unde poate fi folosit pentru a construi pad-uri de criptare unice [16] .
Deoarece ADN-ul acumulează mutații în timp și apoi este moștenit, acesta conține informații istorice, astfel încât geneticienii pot specula asupra istoriei evolutive a organismelor ( filogenetică ) [17] . Filogenetica este o metodă de biologie evolutivă . Dacă sunt comparate secvențele ADN dintr-o specie, geneticienii evoluționari pot afla istoria populațiilor individuale . Aceste informații pot fi utile în diverse domenii ale științei, de la genetica mediului până la antropologie . ADN-ul este folosit pentru a determina paternitatea și relațiile de familie, de exemplu, s-a dovedit că al treilea președinte american Thomas Jefferson a fost tatăl copilului sclavei Sally Hemings. În Rusia, rămășițele familiei ultimului țar al Imperiului Rus, Nicolae al II-lea , au fost identificate și cu ajutorul probelor de ADN prelevate de la rudele în viață ale țarului [18] . Metoda folosită în astfel de cazuri este similară cu cea folosită în criminalistică (vezi mai sus), uneori dovada vinovăției o constituie caracteristicile generale specifice ale ADN-ului găsit la locul faptei și ADN-ului rudelor infractorului [19] .
Folosind secvența de nucleotide a ADN-ului, puteți scrie o compoziție muzicală. Există mai multe premise teoretice pentru traducerea unei secvențe de nucleotide într-o serie de sunet. Primul este că secvența ADN se încadrează în conceptul de zgomot roz , ceea ce înseamnă că ADN-ul poate fi considerat sursa muzicii. A doua condiție prealabilă este capacitatea de a construi un fractal pe baza secvenței ADN , aceasta corespunde principiilor repetării sunetelor în muzică [20] . A treia condiție prealabilă este posibilitatea de a itera anumite caracteristici fizice ale nucleotidelor în regiunea audibilă. Fondatorul ADN-ului muzicii poate fi considerat pe bună dreptate un biolog american David Deamer, care a fost primul care a dezvoltat un algoritm pentru scrierea ADN-ului muzicii bazat pe caracteristicile absorbției luminii în spectrul infraroșu de către nucleotide. Până în prezent, mai multe trupe și compozitori sunt angajați profesional în muzica DNA, printre care trio-ul HUGO, compozitorii Susan Alexander (Susan Alexjander), Stuart Mitchell (Stuart Mitchell) și Todd Barton (Todd Barton). O recenzie completă a muzicii DNA poate fi citită aici [21] .
În 2012, la Conservatorul de Stat din Moscova a fost înființat Centrul de Studii Interdisciplinare ale Creativității Muzicale, una dintre sarcinile căruia este aplicarea metodelor bioinformatice pentru extinderea spațiului muzical.