Modern biologi och biokemi använder sig i stor utsträckning av metoder baserade på rekombinant DNA. Rekombinant DNA är en konstgjord DNA-sekvens, vars delar kan syntetiseras kemiskt med PCR (polymeraskedjereaktion) eller klonas från olika organismers DNA. Rekombinant DNA kan transformeras till celler från levande organismer som en del av plasmider eller virala vektorer [1] . Genetiskt modifierade djur och växter innehåller vanligtvis rekombinanta gener insatta i sina kromosomer . Medan genetiskt modifierade bakterier och jäst används för att producera rekombinanta proteiner , används djur i medicinsk forskning [2] och näringsmässigt förbättrade växter i jordbruket [3] [4] .
Rättsmedicinska forskare använder DNA i blod , sperma , hud , saliv eller hår som hittas på en brottsplats för att lokalisera gärningsmannen. Identifieringsprocessen kallas genetisk fingeravtryck (närmare bestämt DNA-profilering). Avtrycket jämför genomets variabelt DNA , såsom korta tandemupprepningar och minisatellitsekvenser från olika individer. Detta är en mycket pålitlig metod för att identifiera gärningsmän [5] , även om identifiering kan vara svårt om brottsplatsen är kontaminerad med andras DNA [6] .
Fingeravtrycksteknologi uppfanns 1984 av den brittiske genetikern Alec Jeffreys [7] och användes först som bevis i rättegången mot Colin Pitchfork i ett fall där han åtalades för mord och våldtäkt [8] .
För närvarande, i många västländer, såsom Storbritannien, provtas brottslingar som är anklagade för vissa typer av brott för databasändamål. Detta har hjälpt till att avslöja förövarna av tidigare olösta brott, eftersom DNA finns bevarat på fysiska bevis. Denna metod används också för att fastställa identiteten i händelse av en massdöd av människor [9] .
Den 1 januari 2009 antogs den federala lagen "Om statlig genomisk registrering i Ryska federationen" i Ryssland. Genomisk registrering förklaras som ett obligatoriskt förfarande för vissa grupper av människor (fångar och tidigare fångar, oidentifierade personer), såväl som frivilligt för andra medborgare. Denna lag kommer att bidra till att minska antalet brott och kommer också att utgöra bevis i domstolsprocesser när frågor om arv och underhåll löses. Frivillig DNA-analys används för att fastställa faderskap/moderskap, för att erhålla rättigheter för en släkting, eller rättigheter för en arvinge vid ärvning av egendom, samt för att fastställa den genetiska predispositionen för sjukdomar eller missbruk.
Bioinformatik innebär bearbetning av data ( data mining ) som finns i DNA-sekvensen. Utvecklingen av datormetoder för att lagra och hämta sådan information har lett till utvecklingen av andra områden inom informatik , såsom CCA (strängsökningsalgoritm), maskininlärning och databaser [10] . Algoritmer som CCA, som letar efter en specifik sekvens av bokstäver inom en större sekvens av bokstäver, har utvecklats för att söka efter specifika nukleotidsekvenser [11] . I andra datorapplikationer, som textredigerare , gör de enklaste algoritmerna jobbet, men DNA-sekvenser är bland de svåraste att bearbeta eftersom de bara är fyra bokstäver långa. Ett liknande problem uppstår när man jämför sekvenser från olika organismer (sequence alignment), vilket används i studiet av fylogenetiska samband mellan dessa organismer och proteinfunktioner [12] . Uppgifterna, som är en sekvens av hela genom , varav en av de mest komplexa är det mänskliga genomet , är svåra att använda utan en beskrivning som indikerar positionen för gener och regulatoriska sekvenser på varje kromosom. DNA-regioner vars sekvenser innehåller sekvenser associerade med gener som kodar för proteiner eller RNA kan hittas med hjälp av speciella algoritmer som gör det möjligt att förutsäga närvaron av genuttrycksprodukter innan de detekteras som ett resultat av experiment [13]
DNA användes först i datoranvändning för att lösa det " Hamiltonska vägproblemet ", ett specialfall av det NP-kompletta problemet [14] . DNA-datorn har fördelar framför elektroniska datorer eftersom den teoretiskt kräver mindre elektricitet, tar mindre plats och är effektivare på grund av möjligheten till samtidiga beräkningar (se Parallella beräkningssystem ). Andra problem, såsom problemet med den "abstrakta maskinen" , tillfredsställbarhetsproblemet för booleska formler , och en variant av problemet med resande säljare , har analyserats med hjälp av DNA-datorer [15] . På grund av DNA:s kompakthet kan det teoretiskt hitta tillämpning i kryptografi , där det kan användas för att konstruera engångskrypteringsblock [16] .
Eftersom DNA ackumulerar mutationer över tid och sedan ärvs, innehåller det historisk information, så genetiker kan spekulera i organismernas evolutionära historia ( fylogenetik ) [17] . Fylogenetik är en metod inom evolutionsbiologin . Om DNA-sekvenser inom en art jämförs, kan evolutionära genetiker lära sig historien om individuella populationer . Denna information kan vara användbar inom olika vetenskapsområden, från miljögenetik till antropologi . DNA används för att fastställa faderskap och familjeförhållanden, till exempel bevisades det att USA:s tredje president Thomas Jefferson var far till slaven Sally Hemings barn. I Ryssland identifierades också kvarlevorna av familjen till den siste tsaren av det ryska imperiet, Nicholas II , med hjälp av DNA-prov tagna från levande släktingar till tsaren [18] . Metoden som används i sådana fall liknar den som används inom kriminalteknik (se ovan), ibland är skuldbeviset de allmänna specifika egenskaperna hos det DNA som finns på brottsplatsen och DNA från gärningsmannens anhöriga [19] .
Med hjälp av nukleotidsekvensen av DNA kan du skriva en musikalisk komposition. Det finns flera teoretiska förutsättningar för översättningen av en nukleotidsekvens till en ljudserie. Den första är att DNA-sekvensen faller under begreppet rosa brus , vilket innebär att DNA kan betraktas som musikkällan. Den andra förutsättningen är förmågan att bygga en fraktal baserat på DNA-sekvensen , detta motsvarar principerna för upprepning av ljud i musik [20] . Den tredje förutsättningen är möjligheten att iterera vissa fysiska egenskaper hos nukleotider till den hörbara regionen. Grundaren av musikens DNA kan med rätta anses vara en amerikansk biolog David Deamer, som var den första att utveckla en algoritm för att skriva musikens DNA baserad på egenskaperna hos absorptionen av ljus i det infraröda spektrumet av nukleotider. Hittills är flera band och kompositörer professionellt engagerade i DNA-musik, bland dem HUGO-trion, kompositörerna Susan Alexander (Susan Alexjander), Stuart Mitchell (Stuart Mitchell) och Todd Barton (Todd Barton). En fullständig recension av DNA-musik kan läsas här [21] .
2012 etablerades Center for Interdisciplinary Studies of Musical Creativity vid Moskvas statliga konservatorium, vars en av uppgifterna är att tillämpa bioinformatiska metoder för att utöka det musikaliska rummet.