• 제목/요약/키워드: 생물다양성정보

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균일 격자 구조 탐색을 이용한 마이크로어레이 반점 주소 결정 알고리즘 (An Algorithm for Spot Addressing in Microarray using Regular Grid Structure Searching)

  • 진희정;조환규
    • 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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    • 제31권9호
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    • pp.514-526
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    • 2004
  • 최근 마이크로어레이 실험기술의 개발로 인해서 생물학자들은 한꺼번에 수천 혹은 수만 개의 유전자 발현실험이 가능하게 되었다. 마이크로어레이를 이용한 유전자 발현 패턴 분석에 필요한 이미지의 분석 작업은 사용자의 많은 수작업이 필요하며, 올바른 결과를 얻기 위해서 많은 주의가 필요하다. 그러므로 사용자의 수작업을 최소화하고 정확한 발현결과를 얻기 위해서 마이크로어레이 이미지의 자동 분석 방법이 필요하다. 일반적으로 마이크로어레이 데이타는 반점(spot) 위치의 변동이나 모양, 크기가 고르지 않는 것과 같은 다양한 문제로 인하여 자동 분석이 어렵다. 특히 블록과 반점의 주소를 결정하는 것은 마이크로어레이 분석 중 어려운 단계이며, 대부분 상용 프로그램에서는 수작업을 통해서 해결하거나, 수작업이 필요한 반자동시스템을 이용하고 있다. 본 논문에서는 균일 격자(regular grid) 구조 탐색을 이용하여 새로운 블록과 반점의 주소를 결정하는 알고리즘을 소개한다. 본 알고리즘에서는 입력된 반점들의 중심점을 이용하여, 균등 일직선 서열(equally spaced and collinear sequence)을 생성하고 이를 통하여 이미지의 기울기와 단위길이를 계산한다. 계산되어진 기울기와 단위길이를 이용하여 가상점을 허용한 균등 일직선서열을 다시 생성하고, 이를 이용하여 마이크로어레이의 주소를 결정한다. 실험 결과 다양한 실험 데이터에 대하여 매우 안정적이며, 신뢰성이 높은 결과를 얻을 수 있었다. 본 알고리즘에 대한 자세한 정보는 http://jade.cs.pusan.ac.kr/~autogrid에 정리되어 있다.

단일 세포 RNA 시퀀싱 데이터에 대한 컴퓨터 분석의 작업과정 (The Workflow for Computational Analysis of Single-cell RNA-sequencing Data)

  • 우성훈;정병출
    • 대한임상검사과학회지
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    • 제56권1호
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    • pp.10-20
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    • 2024
  • RNA-시퀀싱은 표본에 대한 전사체 전체의 패턴을 제공하는 기법이다. 그러나 RNA-시퀀싱은 표본 내 전체 세포에 대한 평균 유전자 발현만 제공할 수 있으며, 표본 내의 이질성(heterogeneity)에 대한 정보는 제공하지 못한다. 단일 세포 RNA-시퀀싱 기술의 발전을 통해 우리는 표본의 단일 세포 수준에서 이질성과 유전자 발현의 동역학(dynamics)에 대한 이해를 할 수 있게 되었다. 예를 들어, 우리는 단일 세포 RNA-시퀀싱을 통해 복잡한 조직을 구성하는 다양한 세포 유형을 식별할 수 있으며, 특정 세포 유형의 유전자 발현 변화와 같은 정보를 알 수 있다. 단일 세포 RNA-시퀀싱은 처음 도입된 이후 많은 이들의 관심을 끌게 되었으며, 이를 활용하기 위한 대규모 생물정보학(bioinformatics) 도구가 개발되었다. 그러나 단일 세포 RNA-시퀀싱에서 생성된 빅데이터 분석에는 데이터 전처리에 대한 이해와 전처리 이후 다양한 분석 기술에 대한 이해가 필요하다. 본 종설에서는 단일 세포 RNA-시퀀싱 데이터분석과 관련된 작업과정의 개요를 제시한다. 먼저 데이터의 품질 관리, 정규화 및 차원 감소와 같은 데이터의 전 처리 과정에 대해 설명한다. 그 이후, 가장 일반적으로 사용되는 생물정보학 도구를 활용한 데이터의 후속 분석에 대해 설명한다. 본 종설은 이 분야에 관심이 있는 새로운 연구자를 위한 가이드라인을 제공하는 것을 목표로 한다.

지방자치단체 자연상징물(새, 꽃, 나무)의 다양성과 분포: 생물다양성의 인식도 평가 (Diversity and Distribution of Natural Symbol Species as Local Government's Symbols (Bird, Flower, Tree): Identifying the Public Awareness on Biodiversity)

  • 도윤호;김지윤;임란영;최기룡;주기재
    • 생태와환경
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    • 제46권3호
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    • pp.419-428
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    • 2013
  • 일반인들의 생물다양성 인식정도를 지방자치단체 및 기초자치단체의 자연상징물 (새, 꽃, 나무)의 종수로 파악한 결과 전체 종다양성은 40목 59과 90속 114종이 자연 상징물로 지정되어 있었다. 상징새 38종, 꽃 40종, 나무 36종이 지정되어 있었으며, 새는 까치, 꽃은 철쭉, 나무는 은행나무가 높은 빈도로 지정되었다. 연안에 위치한 지역에서는 갈매기과에 속한 새와 동백꽃, 소나무과에 속한 종을, 내륙에서는 까치나 비둘기와 같은 텃새류와 진달래과에 속한 식물종 등 주변에서 흔히 관찰되는 종들이 자연상징물로 지정되어 있었다. 자연상징물로 지정된 종들은 크기가 크거나 화려하며 대중적으로 인식정도 높은 종을 선정하였기 때문에 지역간 중복지정된 종들이 많았다. 대중들이 관심을 갖는 생물종들에 대한 정보가 축적되면 깃대종 또는 상징종을 지정기준을 설정하고 서식처 보전에 상징종을 이용하는 방안을 수립하는 데도 도움이 될 것으로 보인다.

백색광 주사간섭계의 생물학적 응용 (Biological Applications of White Light Scanning Interferometry)

  • 김기우
    • Applied Microscopy
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    • 제41권4호
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    • pp.223-228
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    • 2011
  • 백색광 주사간섭계는 다양한 시료의 표면 특성을 분석하기 위하여 널리 활용되고 있다. 이 기법은 재료공학 분야에서 오래 전부터 이용되었으며 정성적인 형상 이미지 이외에도 정량적인 3차원 결과를 제공한다. 이 기법에서는 백색광을 광원으로 이용하는데, 기준면과 측정면에서의 반사광을 합쳐서 형성되는 간섭신호를 형태 정보로 활용한다. z축 결과인 고도는 회색수준으로 구분되어 제시된다. 이 기법을 통하여 대영역으로 생물 시료를 신속하고 비파괴적으로 형태를 계측할 수 있다. 연골세포, 치아 법랑질, 식물 잎을 대상으로 적용한 사례가 있다. 특히 표면 구조물의 폭, 길이, 경사각과 같은 특성도 이 기법을 통하여 정량화할 수 있다. 이 기법을 적용하기 위하여 일정 수준의 반사도가 필요한데, 식물 잎에서의 반사도는 그 요건을 충족하였다. 전도성 금속의 코팅 등 부가적인 시료 전처리가 필요 없으므로 이 기법을 통한 생물 시료의 정량적 측정이 더욱 증가할 것으로 예상한다.

산 가수분해에 의한 폐활성슬러지 분해 (Disintegration of Waste Activated Sludge by Acid Hydrolysis)

  • 팟차리야 자이팍디;안영희
    • 생명과학회지
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    • 제33권1호
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    • pp.82-90
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    • 2023
  • 하수와 산업폐수를 처리하는데 생물학적 공정이 전세계적으로 이용된다. 생물학적 공정은 복합미생물로 구성된 슬러지를 사용한다. 슬러지 미생물이 성장함에 따라 폐수처리공정에서는 잉여슬러지가 발생한다. 잉여슬러지의 일부는 미생물을 보충하기 위해 폐수처리공정에 반송되지만 나머지는 폐기물로서 처리된다. 매년 전세계적으로 폐수발생이 증가함에 따라 폐수처리장의 수도 증가하여 많은 양의 폐슬러지가 생산된다. 따라서 폐슬러지에 대한 관리와 처리가 중요하다. 폐슬러지 처리비용은 폐수처리장 총운영비의 50-60%를 차지한다고 보고되었다. 슬러지 분해기술은 폐슬러지의 부피를 최소화하고 유용한 성분(예, P, N, 용해성 유기물)을 회수할 수 있는 새로운 기술이다. 물리적, 화학적, 그리고 생물학적 처리 또는 복합 처리에 기반을 둔 다양한 슬러지분해방법들이 개발되었다. 본 총설은 슬러지 분해방법들 중에서 비교적 덜 연구된 산 가수분해에 의한 슬러지 분해에 대해 중점적으로 다루었다. 본 총설에서 다룬 정보는 폐슬러지 처리를 위한 더 나은 기술을 개발하고 이식하는데 유용하게 사용될 것이다.

종 다양성 평가를 위한 호소 생태계 동물플랑크톤 조사 방법 연구: 희박화 분석(rarefaction analysis)을 이용한 적정 시료 농축 정도 및 부차 시료 추출량의 검증 (Validation of Suitable Zooplankton Enumeration Method for Species Diversity Study Using Rarefaction Curve and Extrapolation)

  • 오혜지;최예림;김현준;홍근혁;박영석;김용재;장광현
    • 생태와환경
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    • 제55권4호
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    • pp.274-284
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    • 2022
  • 본 연구에서는 수생태계 생물다양성을 평가할 때보다 정확한 동물플랑크톤 종 다양성을 산정하고 수체 간 상대 비교 시 오차를 줄이기 위한 방안으로서, 관찰 노력, 즉 시료의 농축 정도 및 부차시료 추출량의 적정안을 제시하기 위해 수심, 영양상태 및 동물플랑크톤 군집 출현 양상이 서로 다른 세 개 호소를 대상으로 표준 크기 기반 희박화 분석(sample-size-based rarefaction analysis)을 수행하였다. 현장에서 동일한 채집 도구를 이용, 조사 정점의 수심을 고려하여 채집된 동물플랑크톤 시료로부터 부차시료 추출량을 달리함에 따라 추정되는 생물다양성 (richness, Shannon's H')은 호소에 따라 변화 양상이 다르게 나타났으나, 세 호소 모두 최대 시료 분석량에서 다양성 지수 값이 가장 높게 추정되었다. Sample coverage에 대한 희박화 분석 결과, 채집 시료 내 동물플랑크톤 출현 종수 및 개 체 밀도가 모두 많은 주암호의 경우 농축 시료 100 mL 기준 1 mL의 부차시료만 검경해도 해당 표본이 전체 시료의 99.8%를 대표하는 것으로 나타났으나, 매우 적은 출현 종수 및 개체 밀도를 보인 소양호에서는 동량의 농축 시료로부터 10 mL의 부차시료를 추출했을 때도 97%로 비교적 낮은 대표성을 보였다. 이와 같이 동물플랑크톤 전체 채집 시료에 대한 부차시료의 대표성은 현장으로부터 채집된 시료 내 개체 밀도에 따라 다르게 나타나며, 채집 개체 밀도에 따라 시료의 농축 정도 및 부차시료 추출량을 조절한다면 최소의 관찰 노력으로 지점 간 출현 종수 및 다양성 지수 비교 시 발생하는 오차를 최소화할 수 있을 것으로 사료된다. 또한, 본 연구 결과는 호소 동물플랑크톤 군집 분석 및 수체 간 상대 비교를 위한 동물플랑크톤 시료 검경 방법에 있어 시료 여과량, 농축 및 부차시료 추출 방법을 표준화하는데 기준이 될 수 있는 정보를 제공한다.

은행과 저축은행 관련 재정 지표 분석: 생물 정보학 분석 기법의 응용 (Analyzing Financial Data from Banks and Savings Banks: Application of Bioinformatical Methods)

  • 박노진
    • 응용통계연구
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    • 제27권4호
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    • pp.577-588
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    • 2014
  • 자료의 수집과 저장이 수월해 지면서 대용량의 자료들이 존재하고 특히 개체 보다 변수가 더 많은 자료들이 생산되고 있다. 변수들이 증가하면서 다중공선성 같은 문제들이 발생하여 분석의 어려움에 봉착하게 된다. 이러한 문제를 해결하는 방법들이 많이 연구되었지만 다소간의 정보의 손실을 감내하고 연속형 자료를 범주형 자료로 변환하면 나름 유용한 분석이 가능하다고 본다. 대용량 범주형 자료의 대표적인 사례로 유전자 염기 서열 자료가 있고 이를 분석하기 위한 많은 기술들이 발달되어 있다. 본 논문에서는 국내 은행들이 생산해 낸 다양한 지표들을 분석하기 위해 유전자 염기 서열 분석 기법을 적용하여 분석하였고 나름 유용한 정보를 얻을 수 있음을 보였다. 본 논문에서 사용한 자료는 11개의 은행과 5개의 저축은행과 관련된 78개 재정 지표를 갖는 자료로서 심각한 다중 공선성이 존재하여 자료를 범주화하고 분석한 결과 몇 가지 유용한 결과를 도출하였다.

항공사진 및 GIS기법을 이용한 하천 교란 실태의 분석 (Analysis of River Disturbance Using GIS techniques and aerial photographs)

  • 박은지;김계현;박태옥
    • 한국공간정보시스템학회:학술대회논문집
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    • 한국공간정보시스템학회 2007년도 GIS 공동춘계학술대회 논문집
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    • pp.268-272
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    • 2007
  • 현재 시행되고 있는 하천정비와 하도정비는 하천 흐름의 특성을 간과한 채 일괄적으로 진행되어 왔으며 그 결과로 하천의 인공화는 지금까지 계속되고 있다. 이에 따라 하천 및 하도의 물리, 화학, 생물에 미치는 영향은 심각하며, 그 동안 인위적인 하천교란의 요인과 하천교란에 따른 영향, 즉 하상변동, 외래종 식생 침입, 생태서식처 변화 등의 정량적 평가 기술의 수립은 매우 미흡한 상태이다. 뿐만 아니라 하천 교란 극복을 위한 저감기술, 복원기술 및 적응관리 기술 또한 체계적으로 정리되지 못하여 하천과 댐 관리당국이 어려움을 겪고 있다. 이러한 상황을 극복하기 위해서는 하천 교란에 대항하는 회복관리 기술 개발을 위한 교란 평가 기술이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 항공사진 및 GIS기법을 이용하여 국내 주요하천의 원인별 교란실태를 조사하고 분석함으로써 하천교란 조사기술 개발에 응용할 수 있는 방안을 제시하고자 하였다. 분석을 위하여 댐 하류의 하천교란 및 적응현장 시범지역을 선정한 후 대상 지역의 항공사진을 GIS화하여 하천 교란 실태를 분석하는 데에 필요한 자료를 생성하였으며 생성된 자료를 바탕으로 하천의 평면 및 단면의 변화특성을 조사할 수 있었다. 또한 경년별 저수로 형태와 하천 중심선 비교 분석을 통하여 저수로의 이동 및 변화 양상을 규명해 낼 수 있었으며 그 결과 댐 하류지역에서 하도안정문제가 발생하였음을 확인할 수 있었다. 본 연구 결과를 바탕으로 보다 효율적인 하도안정문제에 관한 대책수립이 가능하리라 보며, 이를 위해서는 하천 교란 조사기술 개발에 대한 연구가 뒤따라야 할 것이다.과적임을 알 수 있었다. 실험 결과 본 기법으로 유휴시간에 프로세서를 저전력모드로 바꾸는 기존의 고전적인 전력 관리 기법보다 전체 시스템 전력 소모를 9% 더 절약할 수 있었다. 위성영상과 DEM 개발기술이 87% 이상의 점수를 받아 가장 시장성 및 활용성이 높은 기술로 평가되었으며, 초다분광영상에 대한 기술은 70%를 겨우 넘는 수준에서 평가가 되었다. 멀티센서 공간영상정보 통합처리 기술 개발은 다목적 실용위성의 보유, 국가 NGIS 사업의 결과물이 상당히 축척이 되어 있고, 라이다(LiDAR) 기술의 도입을 위한 환경이 조성되었기에 다른 국가에 비해 멀티센서 기술의 적용과 산업화가 가시화 될 수 있을 것으로 기대된다. 그러나 멀티센서 자료의 수급이 용이하지 못하고, 법 제도적인 한계, 시장의 성숙도가 기대이하라는 점 등의 한계를 노정하고 있다.a var. sieboldii 3. Pinus densiflora, Q. aliena, Q. acutissima, P. thunbergii, Q. acuta 4. Carpinus laxiflora, Camellia japonicas. C. tschonoskii community의 5개 그룹으로 나타났다. 하류의 부착돌말류는 상대적으로 양호한 수질을 가지고 있는 정점 1에서 다양한 생물상을, 탄천의 영향을 받는 정점 2는 상대적으로 수질이 악화되어 호오염성 종들이 높은 분포를 나타내고 있었다. 또한 부착돌말류 중 Cymbella minuta는 다른 부착돌말류에 비해 강한 오염지표성을 나타내고 있었다.p=0.000, $4.76{\pm}3.31$

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20년 후 자화상 분석을 통한 과학 영재의 미래 직업에 대한 연구

  • 심규철;박상태;박종석;변두원;김여상
    • 한국영재학회:학술대회논문집
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    • 한국영재학회 2003년도 춘계학술대회
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    • pp.159-160
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    • 2003
  • 본 연구는 과학 영재들이 생각하는 "0년 후의 자화상"분석을 통해 그들이 바라는 미래 직업 또는 희망, 그 이유, 그리고 그에 대한 확신 등을 조사하고자 하였으며, K대학교 과학영재교육원 중등기초과정 수학, 물리, 화학, 생물, 지구, 정보 등 6개 분야 입학생 86명(남 56명, 여 30명)을 연구 대상으로 하였다. 분석 내용은 과학 영재들에게 20년 후의 자신의 모습을 자유 서술 방식으로 기술하도록 하였다. 과학 영재들이 자신의 미래의 꿈의 실현이나 직업에 대한 확신 또는 자신감을 갖고 있는 비율은 전체의 74% 수준이었으며, 남자 영재가 62%로 여자 영재의 88%보다 낮은 것으로 조사되었다(Pearson $X^2$=4.405, p<0.05). 또한, 과학 영재들의 미래의 희망 직업에 대한 조사에서는 자신이 속한 과학 영재분야와 관련된 직업은 29.2% 정도에 지나지 않았으며, 의사나 한의사 등 의학 계통에 종사하고자 하는 비율이 32.6%로 가장 많은 것으로 조사되었다. 이외에도 사업 경영, 교사, 법조인 및 정치인, 외교관 등 다양한 직업에 대한 희망을 갖고 있는 것으로 나타났다. 이러한 경향은 성별과 상관없이 동일한 것으로 조사되었다(Pearson $X^2$=9.570, p>0.05). 과학 영재들이 미래 직업으로 관련 과학분야에 대해 응답한 것을 수학, 물리, 화학, 생물, 지구, 정보 등 과학영재 분야별로 비교하여 보면, 수학 영재들이 54,5%로 가장 높았으며, 다음으로는 화학 분야 40% 정도를 차지하는 것으로 나타났다. 반면에, 과학 영재들이 가장 선호하였던 의학 분야에 대해서는 지구과학 영재들이 61.5%로 가장 높았으며 다음으로는 물리 영재들이 38. 9%를 차지한 것으로 조사되었다. 미래의 자신의 직업을 선택한 이유는 첫 번째가 사회 봉사와 국가 발전에 기여하기 위한 것이었으며, 다음으로는 생활의 안정을 꼽고 있었다. 이외에도 과학적 업적 달성을 위해, 자신의 꿈(이상) 실현을 위해 등의 이유를 들고 있었다. 이러한 경향은 남자 영재와 여자 영재들간에 다소 차이는 있었으나 거의 유사한 것으로 조사되었다(Pearson $X^2$=2.186, p>0.05). 우수한 능력을 소유한 영재들이 과학관련 분야를 선호하지 않는다면 우리나라의 과학 발전은 그리 낙관할 수 없을 것이다. 그러므로, 영재들을 과학 관련 분야로 이끌어 그들이 소유한 영재성을 발휘하도록 하는 것은 매우 중요한 일일 것이다. 이룰 위해서는 과학 영재들이 자신의 능력에 대한 자신감을 더욱 높여야 하며 그 능력을 과학관련 분야에 발휘하도록 하기 위한 국가적, 사회적, 교육적 노력이 필요하다. 노력이 필요하다.

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메타게놈 서열에 존재하는 보존적인 전사와 번역 인자를 이용한 ORF 예측 (Prediction of ORFs in Metagenome by Using Cis-acting Transcriptional and Translational Factors)

  • 정대은;김근중
    • KSBB Journal
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    • 제25권5호
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    • pp.490-496
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    • 2010
  • 미생물은 지구상에 약 $5\;{\times}\;10^{30}$ 정도의 개체가 존재하며, 350~550 Pg (1Pg = 1015g)의 탄소, 85~130 Pg의 질소, 9~14 Pg의 인 등, 지구상의 어떠한 생물 종보다 거대한 양의 원소를 포함하고 있다. 또한 이러한 미생물과 생태계를 구성하는 다른 유기체나 무기물과의 관계가 지속적으로 밝혀지고 있다. 이러한 연구들의 기본적인 목표는 상호작용에 중요한 인자들의 규명 (대표적으로 유전자)하는 것이기 때문에, 염색체에 존재하는 true ORF의 검색과 확인은 가장 중요한 기본 수단이 된다. 그러나 다양한 미생물로 구성된 환경 유전체는 기존 정보로 검색 가능한 비율을 정확하게 유추할 수 없기에 많은 어려움이 있다. 이렇게 경계가 불분명한 자료의 검색을 위해서는 보다 많은 정보를 필요 (training이나 space를 규정하기 위한 보다 많은 유전자 서열)로 하며, 다른 검색 방법이나 기법들이 추가적으로 개발되어야 할 것이다. 이러한 방법의 대안으로써, 미생물의 유전자간 서열에 존재하는 전사/번역인자의 보존성에 근거한 검색방법은 개량 여하에 따라 광범위한 적용 범위를 지닐 것이다. 현 수준에서도 조합 탐색, 즉 기존의 방법과 혼용하거나 기존의 방법을 보완하는 과정으로 충분한 가치를 지니고 있다. 이러한 추정은, 기존의 ORF 중심의 발굴 결과와 전혀 일치되지 않는 경우에서부터 90% 이상 일치하는 등의 결과로서 확인하였다. 일치 되지 않는 많은 경우가 BLASTing으로 검색되지 않는 새로운 ORF를 포함하기 때문이다.