Данные о мире вокруг нас постоянно уточняются: появляются новые сведения, что-то ставится под сомнение или опровергается. Рассказываем о самых интересных научных открытиях декабря 2019 года.
Созданы первые искусственные нейроны
Команда исследователей из университетов Бристоля, Цюриха, Окленда под руководством Университета Бата изобрела и описала первые искусственные нейроны на кремниевых чипах. Они работают на маломощных процессорах, которым необходимо всего 140 нановатт энергии. Это одна миллиардная от потребляемой мощности других вариаций искусственных нейронов, созданных ранее.
Исследователи точно воспроизвели работу нейронов гиппокампа (участвует в формировании эмоций и пространственной памяти, переходе кратковременной памяти в долговременную) и дыхательных нейронов у крыс, используя широкий диапазон стимулов. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
Разработка открывает возможности лечить болезни и справляться с тяжёлыми травмами, при которых нейроны не реагируют нужным образом или умирают. В частности, их можно использовать для создания эффективных кардиостимуляторов и рассмотреть как способ борьбы с болезнью Альцгеймера.
Читайте также: Что такое болезнь Альцгеймера и почему человечеству пока не удалось её победить?
ВИЧ эволюционирует
Джоель Вартхайм (Joel Wertheim) из Калифорнийского университета вместе с коллегами изучил действие естественного отбора на ВИЧ. Биологи выяснили, что успешнее размножаются те вирусы, которые накапливаются в крови человека в большем количестве, то есть более заразные. Учёные собрали данные о 41 409 пациентах, которые сдавали анализы крови для постановки диагноза, и проанализировали тенденцию в течение последних 10 лет. Более заразные вирусы лучше распространяются в популяции, так что ВИЧ эволюционирует в сторону большей заразности. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
Читайте также: "Казалось, что мир рухнул". Что нужно знать о ВИЧ-положительных отношениях?
Важно то, что учёные смогли установить: тенденция к повышению заразности стабильна и не зависит от выбора стратегии лечения. Это означает, что человечеству важно повышать доступность любой терапии (а также информированность о вопросе и способах профилактики), чтобы успешнее бороться с ВИЧ.
Стимуляция клеток печени повышает сопротивление раку
Учёные из Центра биологии рака Фламандского института биотехнологий и Лёвенского католического университете совместно с коллегами других исследовательских организаций изучили, как здоровая ткань печени вокруг опухоли препятствует развитию рака. Эксперименты на мышах продемонстрировали, что гиперактивация этого механизма запускает уничтожение разных типов опухолей печени. Результаты опубликованы в журнале Science.
Читайте также: "Не пускать в голову ни малейшего сомнения". Истории детей, победивших рак
Теперь учёным предстоит проверить, будет ли такой механизм работать у человека и насколько эффективно, а также можно ли его использовать и для терапии других типов рака. Открытие может помочь создать новую стратегию борьбы с раком печени с помощью мобилизации собственных здоровых клеток организма – иммунотерапии. Иммунотерапия сейчас считается самым многообещающим направлением для борьбы с раком, поскольку к препаратам химиотерапии рак быстро вырабатывает устойчивость.
Описан механизм мужского бесплодия
Каждая восьмая пара сталкивается с проблемами зачатия, почти четверть таких случаев связывают с "необъяснимым" мужским бесплодием, когда доступные анализы показывают, что всё должно быть в порядке.
За последнее десятилетие многие исследования связали такое бесплодие с дефектными сперматозоидами. В этом случае сперматозоиды активны, но в в ходе развития не смогли избавиться от белков гистонов. Почему и как это происходит, оставалось неясным, пока специалисты из Школы медицины Пенсильванского университета не провели генетическое исследование. Они определили местонахождение сохраняющихся ненужных гистонов и ключевой белок, который должен их удалять. Результаты опубликованы в журнале Developmental Cell.
Читайте также: Как порно спасает окружающую среду и помогает делать мир лучше
Прошлые исследования демонстрировали противоречивые данные о местонахождении гистонов, и учёные смогли показать, что расположение белков может меняться. Исследование поможет сделать терапию мужского бесплодия прицельной и более эффективной. Также авторы надеются, что эти данные помогут снизить давление на женщин, которые в обществе считаются главными носителями репродуктивного здоровья.
Информацию в форме ДНК можно сохранить в предметах
Группа исследователей из ETH в Цюрихе и нескольких израильских научных центров разработала способ хранения большого объёма информации, включая инструкции по его воспроизведению с помощью 3D-печати в объекте. Материалы хранят нестираемую память с информацией в форме ДНК – в виде микроскопических стеклянных гранул. Чтобы расшифровать информацию, достаточно взять небольшой фрагмент предмета. Исследование опубликовано в журнале Nature Biotechnology.
Читайте также: Генетические исследования: как они изменили мир и чего ждать в будущем
Новый способ хранения данных назвали "ДНК вещей" (DNA of things, или DoT) по аналогии с "Интернетом вещей" (Internet of things, IoT). Один из авторов – Роберт Грасс (Robert Grass) ввёл метод маркировки материалов при помощи "штрих-кода" ДНК, впечатанного в стеклянные шарики наноразмеров. Такие наношарики используются в промышленности для маркировки продуктов и материалов, чтобы отличить их от подделок, геологи используют их как метки для исследования распространения подземных вод.
Второй автор работы, израильский специалист по теории вычислительных систем Yaniv Erlich, разработал метод для хранения в одном грамме ДНК 200 терабайт информации. Объединение этих технологий на практике – революция в хранении информации. В качестве эксперимента исследователи напечатали на 3D-принтере кролика со "штрих-кодом" о его параметрах для воспроизведения в 100 битах информации. Затем от модели взяли небольшой кусочек и по содержащейся в нём информации воспроизвели 5 таких же кроликов. Теоретически таким образом можно будет хранить любую информацию.
