Године 1984. Национална фондација за биомедицинска истраживања лансирала је бесплатну интернетску базу података која садржи преко 283.000 протеинских секвенци. Данас Извор информација о протеинима омогућава научницима широм света да узму непознати протеин, упореде га са хиљадама познатих протеина у бази података и утврде начине на који су слични и различити. Из тих података се може брзо и тачно закључити еволуциона историја протеина и њен однос према различитим облицима живота.
Скромно порекло ове огромне интернетске базе података започиње много пре интернета. Све је почело Атласом редоследа и структуре протеина, књигом штампаном из 1965. године која садржи 65 тада познатих протеинских секвенци, а саставила жена по имену Маргарет Даихофф. Да би створио свој Атлас, Даихофф је применио врхунске рачунарске технологије за проналажење решења за биолошка питања, помажући у стварању новог поља које данас зовемо биоинформатика. Првобитно хемичар, Даихофф је искористио нове и еволуирајуће технологије рачунања после Другог светског рата у пионирске алате које хемичари, биолози и астрономи могу да користе у међудисциплинарном истраживању порекла живота на Земљи.
Даихофф (тада Маргарет Оаклеи) рођена је у Пхиладелпхији 11. марта 1925. године Рутх Цларк, учитељица математике у средњој школи, и Кеннетх Оаклеи, власник малог предузећа. Са десет година, њена породица се преселила у Нев Иорк Цити. Тамо је похађала јавне школе, на крају постала валедицторијанка из Баисиде Хигха 1942. Похађала је Васхингтон Скуаре Цоллеге колеџа у Њујорку на стипендији, дипломирајући магнетну диплому из математике само три године касније 1945. године.
Исте године Даихофф је уписала универзитет Цолумбиа и докторирала квантну хемију под менторством истакнутог хемичара и истраживача операција Другог светског рата Џорџа Кимбалла. Њено прихватање за то је време била реткост. Након Другог светског рата, више мушкараца је ушло у науке, а хемија је још више доминирала од мушкараца него претходне деценије, а само пет процената доктора наука о хемији отишло је женама, што је пад од осам процената.
За време Даихоффа на универзитету, Цолумбиа је била средиште за рачунарске технологије. Похвалио се неким од првих рачунарских лабораторија у САД-у, а 1945. године постао је дом ИБМ Ватсон научне лабораторије коју је водио астроном ВЈ Ецкерт. Лабораторија Ватсон прво је послужила као рачунарски центар за савезнике у последњим месецима Другог светског рата. Након рата, постала је локација за развој неких првих рачунара, укључујући електронски калкулатор селективне секвенце (ССЕЦ), који је Ецкерт касније користио за израчунавање лунарних орбита за мисије Аполона.
Са овом технологијом на дохват руке, Даихофф је своје интересовање за хемију комбиновао са рачунаром помоћу машина са бушеним картицама - у суштини раних дигиталних рачунара. Машине су дозволиле Даихоффу да аутоматизује њене прорачуне, чувајући алгоритам на једном скупу картица и података на другом. Помоћу машине могла је обрађивати прорачуне много брже и тачније него ручно.
Даихофф-ов посебан предмет интереса била су полицикличка органска једињења, која су молекули који се састоје од три или више атома спојених у блиски прстен. Користила је машине са бушеним картицама да изврши велики број израчунавања резонантних енергија молекула (разлика између потенцијалне енергије молекула одређеног стања и просечног стања) да би одредила вероватноћу молекуларног везивања и удаљености веза.
Даихофф је дипломирала из квантне хемије за само три године. Истраживање које је предузимала као дипломски студент објављено је, заједно са Кимбалл-ом, као коаутор, 1949. године у Јоурнал оф Цхемицал Пхисицс, под једноставним насловом Цалцулатион Цард Цалцулатион оф Ресонанце Енерги.
Такође се 1948. године Даихофф удала за Едварда Даихоффа, студента експерименталне физике, кога је упознала у Цолумбији. 1952. године, пар се преселио у Васхингтон, ДЦ, где је Едвард заузео место у Националном бироу за стандарде, а Даихофф је родила прву од две ћерке, Рутх. Даихофф је убрзо одустао од истраживања да би постао мама која остаје код куће Рутх и њеној млађој ћерки Јудитх, осим двогодишње постдокторске позиције на Универзитету у Мариланду.
Када се 1962. вратила истраживањима и почела конкурисати за бесповратна средства за финансирање свог рада, дочекала га је са шоком. Национални институти за здравство одбили су пријаву за доделу бесповратних средстава која је Даихоффа навела као главног истражитеља, уз објашњење да је „[Даихофф] већ неко време изван интимног додира ... са овим сложеним и брзо напредујућим подручјем“, како пише историчар Бруно Страссер његова надолазећа књига Цоллецтинг Екпер Екпертс: Макинг Биг Дата Биологи . Ова врста успона за жене које су одвојиле време за подизање деце само је један од начина на који су научне институције ометале - и даље ометају - напредак жена.
Упркос недостатку подршке НИХ-а, Даихофф се спремала да уђе у последњу деценију каријере. 1960. године прихватила је судбоносну позив Роберта Ледлеија, пионирског биофизичара, којег је упознала преко свог супруга, да му се придружи у Националној фондацији за биомедицинска истраживања у Силвер Спрингу, Мериленд. Ледлеи је знао да ће Даихофф-ове компјутерске вјештине бити пресудне за циљ фондације комбинација области рачунарства, биологије и медицине. Она ће 21 године бити његова помоћница директора.
Једном у Мариланду, Даихофф је имао бесплатне могућности да се користи за потпуно нови ИБМ 7090 маинфраме Универзитета Георгетовн. ИБМ систем дизајниран је за руковање сложеним апликацијама, са рачунарским брзинама шест пута бржим од претходних модела. Ова брзина постигнута је заменом спорије, обимније технологије вакуумских цеви бржим, ефикаснијим транзисторима (компоненте које производе рачунаре од 1 и 0). Користећи маинфраме, Даихофф и Ледлеи почели су тражити и упоређивати пептидне секвенце са ФОРТРАН програмима које су сами написали у покушају да саставе парцијалне секвенце у комплетан протеин.
Конзола ИБМ 7090 у НАСА-овом истраживачком центру Амес 1961. године, са две банке погона магнетне врпце ИБМ 729. (НАСА) Даихоффова и Ледлеијева посвећеност примени рачунарске анализе у биологији и хемији била је необична. "Култура статистичке анализе, а камоли дигитално рачунање, била је већини [биохемичара] потпуно страна", објашњава Страссер у интервјуу за Смитхсониан.цом . „Неки су се чак поносили тиме што нису„ теоретичари “, тако су разумели анализу података користећи математичке моделе.“
Једна научна дисциплина у којој је Даихофф-ов компјутерски памет био више цењен, била је астрономија. Заинтересованост за рачунање делом је захваљујући ВЈ Ецкхарт-у, који је 1940. године користио ИБМ машине са бушеним картицама за предвиђање планетарних орбита. 60-их година прошлог века америчко интересовање за истраживање свемира је било у пуном јеку, што је значило финансирање НАСА-е. На Универзитету у Мериленду, Даихофф је упознао спектроскопску особу Еллис Липпинцотт, која ју је увела у шестогодишњу сарадњу са Царлом Саганом на Харварду 1961. Њих тројица су развили термодинамичке моделе хемијске материје, а Даихофф је осмислио компјутерски програм који је може израчунати равнотежне концентрације гасова у планетарним атмосферама.
Помоћу Даихоффовог програма, она, Липпинцотт и Саган могли су да одаберу елемент за анализу, омогућавајући им да истражују различите атмосферске композиције. Коначно, развили су атмосферске моделе за Венеру, Јупитер, Марс и чак исконску атмосферу на Земљи.
Током истраживања неба, Дејхоф се такође позабавио питањем које су истраживачи истраживали још од педесетих година прошлог века: која је функција протеина? Секвенцирање протеина било је средство да се добије одговор, али секвенционирање појединих протеина било је веома неефикасно. Даихофф и Ледлеи су заузели другачији приступ. Уместо да анализирају протеине изоловано, упоређивали су протеине који потичу из различитих биљних и животињских врста. "Упоређујући секвенце истог протеина код различитих врста, могло се уочити који су делови секвенце увек идентични код свих врста, што је добар показатељ да је овај део секвенце био пресудан за добро протеина", каже Страссер.
Даихофф је истраживао дубље гледајући на протеинску заједничку историју. Анализирала је не само делове који су били исти код различитих врста, већ и њихове варијације. "Они су узели ове разлике као мерило еволуцијских растојања између врста, што им је омогућило да реконструишу филогенетска стабла", објашњава Страссер.
Даихофф, увек спреман да искористи снагу нове технологије, развио је компјутеризоване методе за одређивање протеинских секвенци. Водила је рачунарску анализу протеина у најразличитијим врстама, од гљивице цандида до кита. Затим је искористила њихове разлике да утврди односе њихових предака. Године 1966. уз помоћ Рицхарда Ецка, Даихофф је створио прву реконструкцију филогенетског стабла.
У америчком научном чланку из 1969. године, „Рачунална анализа еволуције протеина“, Даихофф је представио јавности једно од тих стабала заједно са својим истраживањима користећи компјутере за секвенционирање протеина. "Свака успостављена протеинска секвенца, сваки еволутивни механизам који је осветљен, свака велика иновација у филогенетској историји која ће бити откривена побољшаће наше разумевање историје живота", написала је она. Покушала је да укаже на животну заједницу потенцијал компјутеризованих модела.
Њен наредни циљ био је прикупљање свих познатих протеина на једном месту где би истраживачи могли да пронађу низове и упореде их са другима. За разлику од данашњег времена, када је лако позвати изворе у електроничку базу података са само кључном речју, Дејхоф је морао да претражи физичке часописе да би пронашао протеине које је тражио. У многим случајевима то је значило проверу дела колега истраживача ради грешака. Чак и уз помоћ рачунара, рад прикупљања и каталогизирања секвенци захтевао је много времена и проницљива научна пажња.
Нису сви видели вредност у ономе што ради. Другим истраживачима, Даихофф је рад више подсећао на прикупљање и каталогизирање природне историје 19. века, а не на експериментални рад научника 20. века. "Прикупљање, упоређивање и класификација ствари природе изгледало је старомодно за многе експерименталне биологе у другој половини 20. века", каже Стассер. Он говори о Даихоффу као "аутсајдеру". "Она је допринела пољу које не постоји и на тај начин није имало професионално признање", каже он.
Године 1965. Даихофф је први пут објавила своју збирку од 65 познатих протеина у Атласу редоследа и структуре протеина, у штампаној верзији њене базе података. На крају су се подаци преселили на магнетну врпцу, а сада живе на мрежи где истраживачи и даље користе њене податке да би пронашли хиљаде више протеина. Остале биомедицинске базе података придружиле су се препирки, укључујући Протеин Дата Банк, колаборативну колекцију протеина и нуклеинских киселина покренута 1971, и ГенБанк, базу података генетских секвенци покренута 1982. Даихофф је започео научну револуцију.
„Данас свака поједина публикација у експерименталној биологији садржи комбинацију нових експерименталних података и закључака изведених из поређења са другим подацима који су стављени на располагање у јавној бази података, приступ који је Даихофф започео пре пола века“, каже Страссер.
Како је биоинформатика расла, задаци прикупљања и рачунања углавном су падали на жене. Даихофф-ове сараднице у Атласу биле су све жене осим Ледлеи-ја. Попут жена „рачунара“ НАСА-е 1960-их и женских кодекса Другог светског рата, и ове жене су убрзо гурнуте на маргину научне праксе. Позивајући се на „девојке ЕНИАЦ“ које су програмирале први дигитални рачунар опште намене, историчарка рачунара Јеннифер Лигхт пише да су „у границама тачно таквих класификација занимања да су се жене бавиле невиђеним послом“.
У својој биографској скици о Даихоффу, Лоис Т. Хунт, која је с њом радила на Атласу, написала је да је Даихофф вјеровао да ће јој истрага исконске атмосфере Земље дати "једињења потребна за формирање живота." То је можда чак и више од рачунарство је оно што повезује раздвојене делове Даихоффовог научног истраживања. Од сићушних протеина до огромне атмосфере, Даихофф је трагао за тајнама настанка живота на овој планети. Иако их није све откључала, модерној науци је дала алате и методе да настави потрагу.
