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

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

Учёные из Саутгемптонского университета записали генетическую информацию человека в 5D-кристалл памяти, который способен хранить данные на протяжении миллиардов лет.

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.

Московский комсомолец

Нейросеть
Мозг учится обрабатывать задачи параллельно
Учёные долгое время считали, что человеческий мозг не может полноценно обрабатывать несколько задач одновременно, а лишь быстро переключает внимание между ними.

Но исследователи из Джорджтаунского университета представили данные, которые опровергают этот постулат. В статье, опубликованной в Journal of Cognitive Neuroscience, они описывают механизм параллельной обработки двух действий мозгом.

В эксперименте участники в течение 5–10 недель тренировались сортировать модифицированные изображения автомобилей по мелким визуальным признакам через мобильное приложение. Общее число попыток превысило 30 000.

Учёные фиксировали активность мозга с помощью функциональной МРТ и электроэнцефалографии до и после тренировочного периода. На начальном этапе задание активировало префронтальную кору — зону, отвечающую за целенаправленное мышление и исполнительный контроль.

Однако после нескольких недель практики сканирование показало, что обработка визуальной информации переместилась в височную кору, связанную с долговременной памятью и распознаванием сложных объектов. Теперь сигналы от этой области поступали напрямую к моторным центрам, минуя префронтальную кору, что освободило её ресурсы.

В результате испытуемые получили возможность одновременно справляться со второй задачей, не ухудшая результаты по основной. Это доказывает, что при определённых условиях мозг способен к параллельной обработке, а не только к последовательному переключению.

Профессор Максимилиан Ризенхубер, старший автор исследования, подчёркивает, что это открытие важно не только для бытовых примеров (например, вождения автомобиля), но и для создания систем искусственного интеллекта, которые будут учиться и адаптироваться по аналогии с человеком.

Московский комсомолец

Учёные пересмотрели теорию происхождения деревьев
Учёные из разных стран предложили пересмотреть теорию происхождения древесных растений.

В статье, опубликованной в журнале Current Biology, они утверждают, что главным стимулом для эволюционного перехода к древовидной форме стала не борьба за солнечный свет, а необходимость выживать в условиях дефицита влаги и предотвращать сбои в системе водоснабжения. Авторы работы предлагают иначе определять понятие «дерево».

Они считают, что ключевым признаком является не наличие массивного ствола или одревесневших тканей, а способность в течение всей жизни постоянно обновлять и наращивать проводящие пути, по которым влага доставляется от корней к кроне. С увеличением размеров растения эта задача усложнялась, а в периоды засухи становилась критической.

Основную роль в транспорте воды играет ксилема — сеть микроскопических каналов. При недостатке влаги в них образуются воздушные пузырьки (эмболии), которые перекрывают движение жидкости.

Если такие закупорки распространяются по всей системе, растение погибает. Исследователи считают, что эволюционным решением стало дробление водопроводящей сети на отдельные изолированные сегменты.

Это подобно тому, как автоматические выключатели локализуют перегрузку в электросети или как водонепроницаемые переборки спасают корабль от затопления при пробоине. По мнению авторов, потребность одновременно перекачивать огромные объёмы воды и защищаться от сосудистых отказов стала одной из главных движущих сил формирования древесных форм.

Аналогичная стратегия возникала независимо в разные эпохи эволюции растений. Современные деревья поднимают воду на высоту более 100 метров без насосов — за счёт испарения листьями, сцепления молекул и капиллярных сил.

Это считается одним из самых впечатляющих достижений природной гидравлики. Новые данные приобретают особое значение в условиях климатических изменений.

Последние исследования связывают массовое усыхание лесов во время экстремальных засух с гидравлическими отказами ксилемы, а не только с общим дефицитом влаги.

Московский комсомолец

Дельфины распознают агрессивных партнёров
Австралийские учёные провели исследование, результаты которого опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Они наблюдали за популяцией индо-тихоокеанских афалин в заливе Шарк-Бей у побережья Западной Австралии и выяснили, что самки дельфинов способны выносить вердикт о потенциальном партнёре ещё до его физического приближения. В брачный период самцы афалин нередко проявляют насилие по отношению к партнёршам: кусают, бьют хвостом или толкают корпусом, если самка пытается уйти от контакта.

Хотя принудительное поведение самцов изучено достаточно подробно, до сих пор оставался открытым вопрос о том, как самки распознают потенциально опасных ухажёров и пытаются избежать нежелательного внимания. Для прояснения этого механизма научная группа объединила базу долгосрочных наблюдений с целенаправленным акустическим экспериментом.

Специалисты записали персональные свисты 11 взрослых самцов — эти звуки служат у дельфинов аналогом имён, позволяя сородичам идентифицировать друг друга. Затем исследователи поочерёдно проигрывали эти записи через подводный динамик 17 половозрелым самкам, фиксируя их поведение с помощью беспилотника для максимальной точности.

Оказалось, что самки мгновенно меняли траекторию и старались держаться на значительном удалении, когда распознавали голос агрессивного самца. Примечательно, что такая реакция не всегда была связана с личным негативным опытом общения с этой конкретной особью.

Учёные предполагают, что дельфины способны отслеживать социальную репутацию сородичей, наблюдая за их взаимодействием с другими самками, и заранее принимать превентивные меры.

Московский комсомолец

NASA обновляет лунную программу
Джаред Айзекман, руководитель американского космического агентства, объявил о новых планах по лунной программе.

Для работы на спутнике Земли будет задействован мощный колёсный аппарат, который изначально создавался в качестве наземного дублёра для марсоходов Curiosity и Perseverance. Ровер, известный под техническим обозначением PROMISE (полярный аппарат для наблюдений, картографирования и контактных исследований), долгое время находился в лаборатории реактивного движения и использовался для отработки алгоритмов управления на земных полигонах.

Позже его рассматривали как резервный вариант для отправки на Марс с возможной установкой радиоизотопного генератора. Теперь же пунктом назначения выбрана Луна.

Машина сможет преодолевать значительные расстояния в поисках полезных ископаемых и водяного льда. Ключевое отличие от прежнего проекта VIPER — PROMISE не будет зависеть от солнечного света благодаря тому же РИТЭГу.

Одновременно NASA распределило почти 600 миллионов долларов на четыре новых лунных экспедиции. Компания Astrobotic получила контракт на два модуля Peregrine общей стоимостью 297,9 миллиона долларов.

Firefly Aerospace должна будет доставить одну станцию Blue Ghost за 144,2 миллиона, а Intuitive Machines — модуль Nova-C стоимостью 148,3 миллиона. Каждый из этих подрядчиков уже пытался отправить свои аппараты к Луне, и у всех за плечами разный опыт — как успешный, так и не вполне удачный.

Научная начинка всех четырёх платформ будет унифицирована. NASA рассчитывает не только оценить реальные возможности модулей в идентичных условиях, но и заложить страховочный запас на случай сбоя одного из них.

Посадочные площадки для каждой миссии выбраны разные, чтобы собрать максимум данных для будущего строительства обитаемой базы в районе Южного полюса Луны.

Московский комсомолец

Другие новости