Учёные из Саутгемптона записали геном человека на кристалле 5D-памяти

Этот кристалл, изготовленный из плавленого кварца, является самым прочным способом хранения данных, занесённым в Книгу рекордов Гиннесса в 2014 году. Эксперт по оптоэлектронике Питер Казански заявил, что исследователей вдохновила возможность создания сверхнадёжных систем хранения данных с помощью 5D-кристаллов.

Он также выразил идею, что эта технология может помочь в воссоздании человека, сохраняя его идентичность на долгое время. Кристалл способен хранить до 360 терабайт информации и выдерживает космическую радиацию, экстремальные температуры от −273 до 1000 °C и удары силой до 10 тонн на квадратный сантиметр.

Согласно Книге рекордов Гиннесса, при комнатной температуре кристалл может оставаться стабильным более чем в 21 миллиард раз дольше, чем возраст Вселенной. Процесс записи информации в кристалл Команда Казански расшифровала геном человека с помощью лазеров и закодировала данные в крошечных пустотах кремнезема размером всего 20 нанометров.

Информация представлена в пяти измерениях наноструктур — высоте, длине, ширине, ориентации и положении. На поверхности кристалла выгравирован визуальный ключ с изображениями атомов водорода, кислорода, углерода и азота, а также двойной спирали ДНК и её четырёх нуклеотидных оснований.

Команда исследовала молекулярную структуру хромосомы и нарисовала мужчину и женщину. Казански пояснил, что визуальный ключ даёт информацию о том, какие данные хранятся внутри кристалла и как их можно использовать.

Сомнения в концепции Томас Хейнис, однако, выразил сомнения в жизнеспособности концепции. Он задался вопросом, как учёные смогут прочитать кристалл и создать устройство для этого, а также будет ли такое устройство доступно через сотни лет.

В настоящее время учёные не могут воссоздать людей только на основе их генетической информации, но последние достижения в синтетической биологии внушают надежду на то, что это станет возможным в будущем. Дополнительные меры защиты биологической информации Исследователи также рассматривают другие способы защиты биологической информации от стихийных бедствий, например, хранение замороженных клеток животных в лунных кратерах.

Мэри Хагедорн из Института природоохранной биологии заявила, что всегда полезно быть готовым к будущему. Кристалл 5D-памяти с геномом человека теперь хранится в архиве «Память человечества» в старейшей соляной шахте в Австрии.

В эксперименте на мышах учёные изучали, как сочетание курения матери и нездорового питания во взрослом возрасте влияет на обмен веществ. Выяснилось, что при одновременном воздействии этих факторов состояние здоровья ухудшалось: повышались уровень жира и холестерина в организме.

По отдельности каждый из факторов оказывал менее заметное влияние. Исследование показало, что воздействие дыма ещё до рождения может менять работу печени и жировой ткани.

Вследствие этого организм становится более восприимчивым к избытку жиров и сахара в рационе, что повышает риск ожирения, жировой болезни печени и других метаболических нарушений. Учёные подчёркивают, что людям, чьи матери курили во время беременности, следует более тщательно следить за питанием и регулярно проверять показатели здоровья, включая уровень сахара, давление и липиды крови.

Ранее было установлено, что микропластик, накапливающийся в организме, способствует развитию болезней печени.

В исследовании участвовали 59 человек в возрасте около 70 лет, почти у половины из них было ожирение. Специалисты сравнили состав тела и показатели дыхательной функции и обнаружили, что у людей с ожирением значительно снижена общая ёмкость лёгких — то есть количество воздуха, которое они могут вдохнуть.

У таких участников были хуже и другие показатели: объём выдыхаемого воздуха, скорость выдоха и остаточный объём воздуха в лёгких. Это говорит о том, что дыхательная система работает менее эффективно.

Это может проявляться одышкой и снижением выносливости даже при обычной физической нагрузке. При этом влияние ожирения на лёгкие оказалось одинаковым у мужчин и женщин, несмотря на различия в распределении жира.

Исследователи считают, что дело может быть в избыточном количестве жира в области живота и грудной клетки, которое механически ограничивает работу лёгких. Авторы подчёркивают: при оценке дыхательных жалоб у пожилых пациентов врачам важно учитывать не только возрастные изменения, но и наличие ожирения.

Это поможет точнее диагностировать причины одышки и подобрать эффективное лечение.

В эксперименте участвовали 78 взрослых с этим заболеванием. Оказалось, что у 77 % участников есть проблемы со сном, а у 64 % — нарушения памяти.

При этом тяжесть симптомов дерматита напрямую влияла на качество сна: чем сильнее было заболевание, тем дольше люди засыпали и тем меньше спали — около 4,5 часа при тяжёлой форме. Анализ показал, что плохое качество сна связано с когнитивными нарушениями: пациентам сложнее было концентрировать внимание, запоминать и извлекать информацию.

Было доказано, что плохой сон увеличивает риск проблем с памятью более чем в четыре раза, а дневная усталость — более чем в три раза. Учёные также обнаружили, что нарушения сна и памяти усиливают друг друга: когнитивные функции страдают сильнее из-за ухудшения качества сна.

Это может быть связано с тем, что хронический зуд, воспаление и постоянный дискомфорт мешают полноценному восстановлению мозга во время сна. Авторы подчёркивают: пациентам с атопическим дерматитом важно оценивать не только состояние кожи, но и качество сна и когнитивные жалобы.

Ранее учёные выяснили, что кофеин частично восстанавливает память, которая пострадала из-за недостатка сна.

Такой вывод сделали учёные, результаты исследования которых опубликованы в журнале JAMA Network Open. В работе были проанализированы данные крупного клинического исследования, в котором участвовали более двух тысяч человек с преддиабетом — состоянием, при котором уровень сахара повышен, но ещё не достиг показателей, характерных для диабета.

Хотя в целом витамин D не продемонстрировал значимого эффекта для всех участников, при изучении генетических факторов выяснилось, что у некоторых людей риск развития диабета снижался на 19 процентов при приёме высоких доз витамина. Различия в результатах объясняются вариациями гена рецептора витамина D — белка, через который витамин оказывает влияние на клетки организма.

У носителей определённых вариантов этого гена добавка улучшала контроль сахара и, возможно, работу клеток поджелудочной железы, отвечающих за выработку инсулина. У других участников исследования такого эффекта не было.

Авторы работы считают, что полученные результаты открывают перспективы для персонализированной профилактики диабета, когда рекомендации по приёму витаминов будут зависеть от генетических особенностей человека. При этом исследователи подчёркивают, что самостоятельно принимать высокие дозы витамина D не рекомендуется, так как его избыток может быть вреден для здоровья.

Ранее учёные выяснили, что высокий уровень витамина D способствует снижению проявлений болезни Альцгеймера.