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.

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.

Этот вывод основан на работе, опубликованной в журнале Circulation: Population Health and Outcomes. В основе исследования лежит кардиоренально-метаболический синдром (CKM), который включает в себя гипертонию, повышенный уровень сахара, лишний вес, нарушения уровня холестерина и снижение функции почек.

Учёные изучили данные почти 1,4 миллиона человек и наблюдали за их состоянием в среднем на протяжении 3,5 года. Анализ показал, что риск развития рака значительно возрастает на поздних стадиях синдрома.

На ранних этапах увеличение риска было минимальным, но при выраженных нарушениях риск возрастал на 25–30 процентов по сравнению со здоровыми людьми. Это может быть связано с тем, что нарушения в работе сердца, почек и обмена веществ усиливают друг друга и создают благоприятные условия для развития заболеваний, включая онкологические.

Учёные подчёркивают, что многие факторы риска, такие как воспаление, метаболические нарушения и сосудистые изменения, являются общими для сердечно-сосудистых заболеваний и рака. Поэтому контроль давления, уровня сахара и массы тела может снизить вероятность сразу нескольких серьёзных болезней.

В ходе эксперимента на крысах с диабетом второго типа учёные зафиксировали уменьшение показателей глюкозы натощак, триглицеридов и «плохого» холестерина после приёма комплекса. При этом у животных улучшился общий обмен веществ и снизились воспалительные процессы, связанные с метаболическими нарушениями.

Анализ показал, что эффект обусловлен воздействием на несколько систем организма. Комплекс изменил состав кишечной микробиоты: увеличилось количество полезных бактерий, таких как Bifidobacterium и Akkermansia, и уменьшилось число бактерий, ассоциированных с воспалением.

Одновременно произошла нормализация обмена желчных кислот, которые играют важную роль в регуляции уровня сахара и жиров. Учёные подчёркивают, что сочетание пребиотиков и растительных компонентов может стать перспективной основой для профилактики и коррекции диабета.

Ранее было установлено, что семена облепихи препятствуют образованию тромбов.

Результаты исследования опубликованы в журнале JAMA Network Open. В работе проанализировали данные более 42 тысяч человек, среди которых было около 1500 пациентов, перенёсших инсульт.

Период наблюдения составил до 30 лет. Оказалось, что риск деменции напрямую зависит от тяжести заболевания.

После лёгкого инсульта он увеличивается примерно в два раза, после умеренного — в три раза, а после тяжёлого — почти в пять раз по сравнению с людьми без инсульта. У всех, кто перенёс инсульт, наблюдалось ускоренное ухудшение когнитивных функций — памяти, внимания и способности к планированию.

В среднем их состояние соответствовало людям на 1,8–2,6 года старше по «когнитивному возрасту». Учёные подчёркивают, что даже лёгкие инсульты не проходят бесследно и также связаны с постепенным снижением работы мозга.

Авторы исследования объясняют это тем, что инсульт повреждает сосуды и нейронные связи, снижая «резерв» мозга и его способность компенсировать возрастные изменения. Дополнительную роль могут играть хроническое воспаление, заболевания мелких сосудов и процессы, связанные с болезнью Альцгеймера.

По мнению исследователей, ключевую роль в снижении риска деменции после инсульта играет контроль давления, уровня сахара и холестерина, а также профилактика повторных инсультов. Ранее учёные выяснили, что соединения из цитрусовых фруктов защищают мозг при ишемическом инсульте.