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.

Это стало возможным благодаря разработке исследователей из Университета Кобе. Их система анализирует снимки тыльной стороны руки и сжатого кулака.

Результаты опубликованы в журнале The Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism (JCEM). Акромегалия — это болезнь, которая возникает из-за избыточной выработки гормона роста.

Обычно она развивается в среднем возрасте. У человека постепенно увеличиваются кисти и стопы, могут возникать головные боли и изменения внешности.

Из-за медленного появления симптомов диагноз часто ставят только через 10 лет после начала болезни. Без лечения акромегалия может сократить продолжительность жизни примерно на 10 лет.

В исследовании участвовали 725 человек из 15 медицинских центров Японии, примерно у половины из них была диагностирована акромегалия. Учёные использовали более 11 тысяч фотографий для обучения алгоритма машинного обучения.

Система смогла выявлять заболевание с высокой точностью. Если алгоритм показывал положительный результат, вероятность наличия болезни составляла около 88 процентов.

При отрицательном результате вероятность отсутствия заболевания достигала 93 процентов. В некоторых случаях модель даже превосходила по точности специалистов-эндокринологов, которым показывали те же изображения.

Исследователи считают, что использование фотографий рук может стать удобным способом раннего скрининга заболевания. Такой метод не требует сложного оборудования и не затрагивает конфиденциальность, как анализ фотографий лица.

Этот эффект связан с необычным механизмом, который зависит от работы эритроцитов. Результаты исследования опубликованы в журнале Cell Metabolism (CM).

Ранее учёные, которые изучают закономерности в популяциях, обнаружили, что у людей, живущих в высокогорных районах, диабет развивается реже. Однако причины этого явления были неизвестны.

Чтобы разобраться в механизме, исследователи провели эксперименты на мышах с диабетом первого и второго типа. Животных поместили в условия с пониженным содержанием кислорода, чтобы имитировать высокогорье.

Оказалось, что в условиях гипоксии эритроциты начинают активно поглощать глюкозу из крови. Поглощение сахара увеличилось примерно в три раза, и уровень глюкозы в крови заметно снизился.

Красные кровяные клетки фактически стали своеобразной «губкой», которая временно забирает избыток сахара из кровотока. Дополнительные эксперименты показали, что специальное вещество, которое имитирует эффект высокогорья, также снижает повышенный уровень сахара у мышей с диабетом.

По словам учёных, это открытие указывает на новую роль эритроцитов в регуляции обмена глюкозы. Это может помочь в разработке новых методов лечения диабета.

Но пока результаты получены только в экспериментах на животных и требуют дальнейших исследований.

Работа основана на данных десятилетнего наблюдения за жителями Нидерландов. В проекте Longitudinal Aging Study Amsterdam, на основе которого проводилось исследование, отслеживают состояние здоровья пожилых людей.

В анализе участвовали 1371 человек старше 55 лет. Их когнитивные функции оценивали несколько раз в течение 10 лет с помощью пяти тестов.

Тесты проверяли общие когнитивные способности, скорость обработки информации, эпизодическую память и исполнительные функции — способность концентрироваться, планировать действия и контролировать внимание. Рацион участников оценивали с помощью подробного опросника питания.

Продукты классифицировали по системе NOVA, которая делит пищу по степени промышленной обработки. Ультрапереработанные продукты — это пища, созданная из сильно переработанных ингредиентов и содержащая добавки: ароматизаторы, красители, эмульгаторы и усилители вкуса.

К таким продуктам относятся сладкие напитки, печенье, мороженое, сосиски, колбасы, сладкие завтраки, чипсы и промышленный хлеб. В среднем ультрапереработанные продукты составляли около 20 процентов рациона участников.

Анализ показал, что их доля в питании не была связана с более быстрым снижением когнитивных функций ни по одному из исследованных показателей. Авторы работы считают, что результаты показывают: на здоровье мозга, вероятно, сильнее влияет общее качество питания и диетические привычки, чем отдельные категории продуктов.

В исследовании приняли участие 1497 человек, которые ответили на подробные вопросы о своём питании. Учёные анализировали потребление 12 основных групп продуктов, среди которых были овощи, фрукты, мясо, зерновые, молочные продукты и другие категории.

На основании полученных данных исследователи выделили несколько типичных моделей питания. Для оценки качества сна использовался широко применяемый тест Pittsburgh Sleep Quality Index.

Этот тест позволяет измерить продолжительность сна, трудности с засыпанием, частоту ночных пробуждений и общее ощущение отдыха после сна. Анализ показал, что только одна из моделей питания была связана с более здоровым сном.

Люди, которые чаще ели свежие фрукты, овощи и молочные продукты, реже жаловались на плохой сон. При увеличении доли такого рациона вероятность проблем со сном статистически уменьшалась.

По мнению исследователей, результаты указывают на то, что общий характер питания может играть роль в поддержании здорового сна. Хотя работа не доказывает прямую причинно-следственную связь, она демонстрирует, что рацион, богатый растительными продуктами и молочными изделиями, может быть связан с меньшим риском нарушений сна.