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.

Соответствующие выводы опубликованы в научном издании npj Clean Air. В эксперименте участвовали 15 человек без проблем со здоровьем.

Каждому из них поочерёдно предоставляли возможность вдохнуть различные виды загрязнённого воздуха: выхлопные газы дизельных автомобилей, дым от древесины, испарения от приготовления еды и аэрозоли с лимоненом — веществом с цитрусовым ароматом, часто входящим в состав средств бытовой химии. Уже через час после начала эксперимента учёные зафиксировали изменения в работе дыхательной системы и когнитивных функциях участников.

Аэрозоли с лимоненом и древесный дым оказали наиболее заметное влияние на лёгкие. При этом различные типы загрязнений по-разному влияли на мозг: одни временно ускоряли скорость обработки информации, в то время как дизельные выхлопы одновременно проявляли признаки ухудшения исполнительных функций мозга, которые отвечают за концентрацию внимания и принятие решений.

Эксперты акцентируют внимание на том, что одинаковый уровень загрязнения не гарантирует одинаковый вред для организма. Важную роль играют источник и состав частиц, содержащихся в воздухе.

До этого сообщалось, что чрезмерное потребление сладкого негативно сказывается на памяти.

Это вещество, известное как PC1, представляет собой растительный полифенол, который ранее уже связывали с пользой для здоровья. Учёные выяснили, как именно PC1 влияет на мозг.

Оказалось, что это вещество улучшает пространственную память и работу мозга через молекулу microRNA-181a-5p, которая участвует в регуляции нейронных процессов. Кроме того, PC1 активирует выработку BDNF — белка, который играет важную роль в росте и защите нейронов, обучении и формировании памяти.

После приёма PC1 у животных усиливалась активность связанных с памятью сигнальных путей в гиппокампе — области мозга, отвечающей за обучение и запоминание. Авторы исследования отмечают, что PC1 плохо усваивается организмом, но даже при этом способен влиять на работу мозга через сложные сигнальные механизмы.

Учёные считают, что это открытие может помочь в разработке новых подходов для поддержки когнитивного здоровья и профилактики возрастных нарушений памяти.

Об этом стало известно из публикации в журнале JACC: Clinical Electrophysiology. Внезапное прекращение работы сердца происходит из-за сбоев в электрической активности органа и, как правило, приводит к летальному исходу.

Эксперты изучили геномы свыше трёх тысяч человек, переживших это состояние, и нашли 15 генов, повреждения в которых увеличивают вероятность опасного нарушения. Выяснилось, что у людей младше 29 лет опасные генетические варианты обнаруживались примерно у 10% пациентов.

С возрастом частота выявления таких мутаций снижалась: у людей старше 70 лет подобные изменения в генах находили лишь в 3% случаев. По мнению учёных, у пожилых пациентов остановка сердца чаще происходит не из-за генетической предрасположенности, а из-за закупорки сосудов и других сердечно-сосудистых заболеваний.

Авторы исследования считают, что людям, у которых в семье были случаи внезапной остановки сердца, необходимо проходить генетическое тестирование. Это может помочь выявить повышенный риск заранее и начать профилактику вовремя, например, изменить образ жизни или подобрать лечение.

Эти капли могут помочь людям, страдающим от синдрома сухого глаза, который характеризуется жжением, покраснением, ощущением песка в глазах и воспалением. Для борьбы с этим состоянием исследователи использовали механизм, аналогичный фотосинтезу растений.

Они извлекли из листьев шпината тилакоиды — структуры, участвующие в фотосинтезе, — и добавили их в специальные наночастицы для глазных капель. Когда система попадает в клетки глаза и подвергается воздействию обычного света, она начинает вырабатывать молекулу NADPH.

Эта молекула помогает клеткам защищаться от окислительного стресса и воспаления. Эксперименты показали, что уже через 30 минут после воздействия света уровень вредных окислителей заметно снижается.

В образцах слёз пациентов с синдромом сухого глаза содержание перекиси водорода уменьшилось на 95 процентов. Испытания на мышах показали, что новые капли оказались эффективнее препарата Restasis, который часто назначают при этом заболевании.

Исследователи считают, что в будущем подобный подход можно будет использовать и для лечения других воспалительных заболеваний, связанных с повреждением клеток активными формами кислорода.