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.

Исследование опубликовано в журнале Kidney International (KI). В работе учёные использовали африканскую бирюзовую карпозубую рыбу — позвоночное с короткой продолжительностью жизни, у которого возрастные изменения органов за несколько недель соответствуют десятилетиям старения у человека.

С возрастом у рыб развивались признаки старения почек: фильтрация ухудшалась, капилляры разрушались, возникало воспаление, снижалась активность энергетического обмена клеток. Когда рыбам давали дапаглифлозин — препарат из группы ингибиторов SGLT2, — эти процессы замедлялись.

В почках сохранялась сеть мелких сосудов, снижалась потеря белка с мочой, а активность генов приближалась к «молодому» профилю. Особенно заметный эффект наблюдался в микрососудах, от которых зависит снабжение тканей кислородом и питательными веществами.

Авторы исследования считают, что результаты помогают объяснить, почему у людей, принимающих SGLT2-ингибиторы, польза для почек и сердца часто выходит за рамки контроля сахара в крови. Учёные полагают, что эти препараты могут стать важным инструментом для замедления возрастных изменений почек, и планируют продолжить изучение их потенциала.

Исследователи Томас Балкин и Трейси Рапп в своей аналитической работе, опубликованной в журнале Sleep, пришли к выводу, что дополнительные часы сна перед периодом недосыпа помогают мозгу лучше справляться с усталостью и быстрее восстанавливаться после перегрузок. Они проанализировали данные экспериментов, в которых участники заранее увеличивали продолжительность сна до 9–10 часов в сутки перед ожидаемым периодом жёсткого недосыпа.

В результате у них снижались потери внимания и работоспособности во время нагрузки, а возвращение к нормальному состоянию происходило быстрее, чем у тех, кто спал в обычном режиме. Это наблюдалось даже при отсутствии исходного «долга сна».

Авторы подчёркивают, что эффект нельзя свести лишь к компенсации хронического недосыпа. По их гипотезе, мозг способен накапливать избыточные «восстановительные ресурсы» — от очистки метаболических отходов до энергетических запасов, — которые затем расходуются в периоды перегрузки.

Именно этим они объясняют, почему предварительное удлинение сна даёт защитный эффект. Учёные предупреждают, что «сон впрок» не заменяет регулярный здоровый режим и не отменяет вред хронического недосыпа.

Однако как краткосрочная стратегия — перед ночными сменами, экзаменами или интенсивной работой — она может быть полезным и научно обоснованным инструментом поддержания работоспособности.

К такому заключению пришли испанские специалисты в области нейробиологии после изучения образцов мозга умерших людей, которые на протяжении долгого времени страдали от алкогольной зависимости. Исследование было опубликовано в журнале Addiction.

Учёные исследовали ткани мозга людей, которые в среднем употребляли алкоголь на протяжении 35 лет. Они сосредоточились на изучении эндоканнабиноидной системы — важной нейробиологической сети, которая участвует в формировании удовольствия, мотивации, памяти и поведения, связанного с зависимостью.

Эта система играет ключевую роль в механизмах зависимости и рецидивов. Исследование показало, что в префронтальной коре и прилежащем ядре — областях, которые критически важны для самоконтроля и ощущения награды, — существенно меняется активность генов.

В частности, значительно увеличивается экспрессия рецептора CB1, который связан с усилением зависимого поведения, и одновременно снижается активность рецептора CB2, выполняющего защитные и противовоспалительные функции. Кроме того, были обнаружены выраженные изменения в работе других рецепторов и ферментов, которые влияют на баланс нейромедиаторов.

Авторы исследования утверждают, что такие изменения помогают понять, почему люди с алкогольной зависимостью испытывают трудности с самоконтролем и имеют высокую склонность к срывам даже после длительных периодов воздержания от алкоголя.

Регулярные физические нагрузки способны сдерживать этот процесс, даже если человек начал вести более активный образ жизни не сразу. Результаты исследования опубликованы в журнале Psychoneuroendocrinology.

Авторы изучили данные более 3,3 тысячи участников когорты новорождённых Северной Финляндии 1966 года. За участниками наблюдали с 31 до 46 лет.

Исследователи сопоставили изменения уровня физической активности во взрослом возрасте с показателями аллостатической нагрузки — суммарного «износа» организма, связанного с хроническим физиологическим стрессом. Оказалось, что у людей, которые оставались физически неактивными или снижали уровень активности на протяжении взрослой жизни, к 46 годам уровень аллостатической нагрузки был выше.

Участники, которые стабильно соблюдали рекомендации Всемирной организации здравоохранения по физической активности или увеличили подвижность со временем, не демонстрировали ускоренного накопления биологического стресса. Учёные подчёркивают, что ключевым фактором оказалась не разовая интенсивность нагрузок, а их регулярность и долгосрочный характер.

Даже после длительного периода сидячего образа жизни организм сохраняет способность «затормозить» стрессовое старение при возвращении к активному образу жизни. Это подчёркивает важность движения для здоровья в среднем возрасте.