Preface First

This is a debugging block

Preface Second

This is a debugging block

Preface Third

This is a debugging block

תוכן

This is a debugging block

לובי מחקרים

מחקרים

RESEARCH

מה מעניין אותך?

כל הנושאים
אמנויות
חברה
טכנולוגיה
מדעים מדויקים
משפטים
ניהול
סביבה
רוח
רפואה ומדעי החיים
שלושה עטלפי פירות עוזבים את המערה (צילום: שטפן גרייף)

מחקר

27.06.2019
איך העטלפים מוצאים את האור בקצה המנהרה?

מחקר חדש מגלה כי במצבים מסוימים עטלפים מעדיפים את חוש הראייה על פני חוש הסונר

  • רפואה ומדעי החיים

העטלפים ניחנו ב'חוש שישי', הוא חוש הסונר (גלי קול המשוגרים ומוחזרים מעצמים מהסביבה), כדי להתמצא ולנוע בסביבה כשחשוך במיוחד. אבל החוקרים במעבדת העטלפים בגן הזואולוגי של אוניברסיטת תל אביב, הגדולה מסוגה בעולם, גילו לאחרונה כי במצבים מסוימים מעדיפים היונקים המעופפים לשלב בין חוש הראייה לחוש הייחודי, ושפכו אור חדש על הנושא.

 

להפוך את הקול לתמונה

"עובדה ידועה היא כי לעטלפים יש חוש מיוחד במינו, המאפשר להם להתמצא בסביבה גם בחשיכה מוחלטת," אומר פרופ' יוסי יובל מביה"ס לזואולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז, שהוביל את המחקר. "החוש, המכונה אקולוקציה, פועל בדומה לסונר המותקן בספינות, שתפקידו לסרוק את הסביבה התת-מימית: העטלפים משדרים גלי קול ומעבדים את ההדים המוחזרים מעצמים בסביבה. עובדה זו יצרה בקרב חלק מהציבור תפיסה מוטעית, לפיה עטלפים הם עיוורים. למעשה כל העטלפים רואים, ולעטלפי פירות מהסוג שחקרנו יש ראייה מצוינת, שבלילה היא אף טובה יותר מזו של בני אדם. במחקר ביקשנו לבדוק כיצד הם משלבים בין שני החושים: חוש הראייה והסונר."

 

המחקר, שנערך על ידי ד"ר סאשה דנילוביץ מביה"ס לזואולוגיה ובשיתוף עם ביה"ס סגול למדעי המוח, העלה כי במצבים מסוימים עטלפי פירות מסתמכים על חוש הראייה שלהם יותר מאשר על הסונר. יותר מכך, הם מסוגלים לתרגם את המידע הנקלט באמצעות חוש הסונר לתמונה ויזואלית. מאמר בנושא התפרסם בכתב העת Science Advances.

 

רואה 6:6. עטלף פירות במושבת העטלפים בגן הזואולוגי (צילום: ינס ריידל)

 

מתמרנים בין החושים

המחקר נערך באוכלוסיית עטלפי פירות החיה בגן הזואולוגי של האוניברסיטה. בשלב הראשון לימדו החוקרים את העטלפים להבחין בין קובייה חלקה לקובייה מחוררת בחשיכה מוחלטת, כלומר באמצעות הסונר בלבד. כל עטלף קיבל מנת מזון כאשר נחת על הקובייה 'הנכונה', וכך למד להעדיף אותה.

 

לאחר מכן הפכו החוקרים את המצב: הקוביות נחשפו לאור, אך הונחו בתוך תיבות פלסטיק שקופות וזהות שלא ניתן להבחין ביניהן באמצעות הסונר, מכיוון שהן מחזירות הדים זהים. העטלפים, שלמעשה ראו עכשיו את הקוביות לראשונה, ידעו לבחור בקובייה הנכונה. "המשמעות היא שהם יודעים לתרגם את המידע שנקלט בסונר לתמונה ויזואלית, לפחות באופן חלקי," מסביר פרופ' יובל.

 

בהמשך למדו העטלפים לבחור בין גליל למנסרה כאשר שני החושים (סונר וראייה) פעילים. לאחר מכן הם נחשפו שוב באור לשני העצמים, אלא שהפעם היו העצמים נתונים בקופסאות שקופות, המנטרלות את השימוש בסונר. העטלפים ביצעו את המשימה בהצלחה באמצעות חוש הראייה בלבד. לעומת זאת בחשיכה, כשהסונר בלבד עמד לרשותם, הם לא הצליחו להבחין בין העצמים. ממצא זה מעיד על כך שהם למדו לזהות את העצמים באמצעות ראייה ולא באמצעות סונר.

 

בחלקו השלישי של המחקר התעופפו העטלפים בפרוזדור המתפצל לשתי מנהרות: מנהרה שהקצה שלה פתוח, ומנהרה חסומה בסופה. "כשחסמנו את המנהרה בלוח שחור העטלפים תמיד עפו לעברו, כנראה משום שהלוח השחור נראה להם כפתח של מערה", אומר פרופ' יובל. "רק בקרבת הלוח הם הבחינו, באמצעות הסונר, שהמנהרה למעשה חסומה והסתובבו לאחור. כלומר: חוש הראיה היה הדומיננטי בקבלת ההחלטה לעוף לעבר 'הפתח' המדומה, אך חוש הסונר מנע התנגשות במחסום. המשמעות היא שהעטלפים מסוגלים לתמרן בין שני החושים באופן גמיש."  לעומת זאת כשהפתח נחסם בלוח לבן, העטלפים תמיד בחרו במנהרה הפתוחה.

 

ללמוד מהעטלפים על עצמנו

"במחקר שלנו הראינו במגוון שיטות כיצד העטלפים משלבים בין שני חושים עיקריים – חוש הראייה והסונר", מסכם פרופ' יובל. "גילינו שבמצבים רבים הם מסתמכים יותר על חוש הראייה ואף ממירים את המידע שנקלט בסונר לתמונה ויזואלית. לעומת זאת במצבים מסוימים, למשל כאשר הם מתקרבים לקיר, הם מסוגלים 'להחליף'  ולהסתמך על הסונר".

 

"הבנת השילוב בין החושים אצל העטלפים עשויה לתרום גם להבנת השימוש שעושים בני אדם במידע רב-חושי (למשל כשאנחנו שומעים מכונית וגם רואים אותה מתקרבת), ואף לסייע בפתרון שאלות מרכזיות לגבי עיבוד חושי והאופן בו המוח משלב מידע המתקבל מחושים שונים", הוא מסכם.

 

מחקר

05.06.2019
שיטה חדשה לאבחון מוקדם של פרקינסון סוללת דרך לתרופה

החוקרים גילו מנגנון מרכזי בהתפתחות המחלה ומצאו חומר המנטרל אותו בשלבים המוקדמים

  • רפואה ומדעי החיים

"מוחם של חולי פרקינסון מתאפיין בהיווצרות משקעים גדולים של חלבון מסוים," מסביר פרופ' אורי אשרי, ראש בית הספר סגול למדעי המוח. "משקעים אלה קשורים לתהליך הדרגתי שבו מתים תאים באזור 'החומר השחור' שבמוח האמצעי (substantia nigra). מות התאים גורם לירידה בשחרור המוליך העצבי דופמין במוח, וכתוצאה מכך לבעיות מוטוריות ובהמשך קוגניטיביות. הבעיה היא שבאמצעים המקובלים ניתן להבחין במשקעים אלו רק כשהם גדולים יחסית, כלומר בשלב מתקדם של המחלה, כש-75% מתאי החומר השחור כבר מתו, ולמעשה כבר לא ניתן לטפל בה. אנחנו חיפשנו דרך לאבחן את מחלת הפרקינסון בשלב מוקדם הרבה יותר, וגם בדקנו טיפול אפשרי למחלה הקשה, שנחשבת היום לחשוכת מרפא."

 

השיטה החדשה לאבחון של פרקינסון, שפיתחה קבוצת המחקר בהובלת פרופ' אשרי, מאפשרת לזהות את המחלה כבר בשלביה המוקדמים. שימוש בטכניקה מיקרוסקופית חדשנית המכונה סופר-רזולוציה, מאפשר זיהוי משקעי חלבון האופייניים למחלה עוד כשהם קטנים מאוד. המחקר בוצע על ידי ד"ר דנה בר-און, בשיתוף עם מעבדות באוניברסיטת קיימברידג' באנגליה, במכון מקס פלאנק בגוטינגן, ובאוניברסיטת לודויג מאקסימיליאן במינכן שבגרמניה. מאמר אודות התגלית התפרסם בכתב העת,Acta Neuropathologica  הנחשב למוביל בתחום המחלות הנוירולוגיות.

 

המחקר בוצע על ידי ד"ר דנה בר-און, בשיתוף עם מעבדות באוניברסיטת קיימברידג' באנגליה, במכון מקס פלאנק בגוטינגן, ובאוניברסיטת לודויג מאקסימיליאן במינכן שבגרמניה. המאמר התפרסם בכתב העת  Acta Neuropathologica הנחשב למוביל בתחום המחלות הנוירולוגיות.

 

לחסל את החלבונים הרעים כשהם קטנים

במהלך המחקר, יצרו השותפים בקיימברידג' עכברי מודל למחלת פרקינסון, המבטאים את החלבון אלפא-סינוקלאין האנושי עם מוטציה שגורמת באופן ספונטני ליצירת משקעים - צורה זו של החלבון נמצאה במשקעים של חולים לאחר המוות. כשעכברים אלה הגיעו לגיל 9-6 חודשים נצפו אצלם תסמיני פרקינסון.

 

בשלב זה נעזרו החוקרים בטכנולוגיית הסופר-רזולוציה כדי לבחון את מוחם של העכברים. "גילינו כי כבר בשלב מוקדם של המחלה מופיעים בתאי החומר השחור משקעים קטנים של החלבון אלפא-סינוקלאין," אומרת ד"ר בר-און. "עוד מצאנו שהמשקעים הקטנים הולכים ומתרבים עם התפתחות המחלה, בניגוד למשקעים הגדולים שהיכרנו, שמספרם נותר קבוע. מכך היסקנו כי המשקעים הקטנים הם החומר הרעיל הגורם למחלה. יותר מכך, הצענו השערה שייתכן כי המשקעים הגדולים הינם רק מנגנון פיצוי של המוח במאבקו נגד המשקעים הקטנים הרעילים."

 

בדרך לתרופה

בעקבות התגלית, שותף למחקר ממכון מקס פלאנק בגרמניה, המתמחה בפיתוח חומרים נוגדי משקעים, הצליח לפתח חומר בשם Anle 138b, המונע את הצטברות משקעי האלפא-סינוקלאין. עכברי המודל טופלו בחומר, ומצבם השתפר משמעותית: חלה עלייה בשחרור הדופמין במוחם, והתנהגותם שבה לנורמה.

 

"במחקר גילינו מנגנון מרכזי של מחלת פרקינסון, שלא היה מוכר עד כה, ומצאנו חומר המנטרל את המנגנון, שעשוי לשמש בסיס לפיתוח תרופה," מסכם פרופ' אשרי. "כיום נמצאת התרופה הפוטנציאלית בשלב הניסויים הקליניים. כמו כן אנחנו מחפשים דרך לאתר משקעי אלפא-סינוקלאין קטנים, כבר בשלב מוקדם של המחלה, אצל בני אדם. מכיוון שלא ניתן לחדור לשם כך למוח, אנחנו מחפשים את המשקעים הללו ברקמות/הפרשות נגישות יותר בגוף - בדגימות עור, ובעתיד אולי אף בדמעות של חולים וחולים פוטנציאליים."

מחקר

23.05.2019
הדרך ללבה של העטלפה עוברת דרך הקיבה

חוקרים באוניברסיטת תל אביב מצאו קשר ישיר בין מזון לסקס אצל עטלף הפירות המצוי

  • מדעי החיים
  • רפואה ומדעי החיים

בעולמם של העטלפים, כדי לזכות בלבן של העטלפות, הזכרים לא חייבים להיות היפים או החזקים ביותר בחבורה. מסתבר שהדרך הכי טובה לכבוש את לבה של העטלפה היא באמצעות ארוחה רומנטית. חוקרים באוניברסיטת תל אביב, בהובלת פרופ' יוסי יובל ותלמידי המחקר לי הרתאן וד"ר יוסף פרת מהמחלקה לזואולוגיה, מצאו קשר ישיר בין מזון לסקס אצל עטלף הפירות המצוי: הזכרים מספקים מזון לנקבות, ובתמורה מזדווגים איתן מאוחר יותר. המחקר התפרסם בכתב העת Current Biology.

 

"בשנים האחרונות אנחנו עורכים תצפיות במושבות עטלפים במין עטלף הפירות המצוי, בגן הזואולוגי של אוניברסיטת תל אביב," מסביר פרופ' יובל. "במחקר קודם גילינו שהעטלפים משיגים את מזונם בשתי דרכים: באופן עצמאי או על ידי הוצאת מזון מהפה של פרטים אחרים. מצאנו שאותם פרטים לוקחים מזון מפרטים מסוימים באופן עקבי על פני חודשים רבים, ולכן שאלנו את עצמנו מדוע עטלפים מסוימים מאפשרים לעטלפים אחרים לקחת מהם מזון. בטבע, תועדו מספר מצבים בהם בעלי חיים מוכנים לחלוק את מזונם עם אחרים: לעתים הם חולקים מזון עם קרובי משפחה, ולפעמים הם מוותרים על מזון שקשה ו/או מסוכן מדי להגן עליו, מול יריב חזק מהם. אך במקרה זה שמנו לב שספקי המזון היו על פי רוב זכרים, ואילו אלה שקיבלו מהם מזון היו בעיקר נקבות. לכן החלטנו לבחון את האפשרות שמדובר בהדדיות: ייתכן שהזכרים הספקים נהנים מתמורה עתידית על נדיבותם - הסיכוי לסקס..."

 

כדי לבחון את השערתם עקבו החוקרים במשך שנה אחר מושבת עטלפים אחת בגן הזואולוגי, והתמקדו באינטראקציה בין זכרים לבין נקבות שלוקחות ו/או מקבלות מהם מזון. הם מצאו שהתנהגות זו מתחילה שלושה או ארבעה חודשים לפני עונת הרבייה: כל נקבה מחזקת בהדרגה את קשריה עם מספר זכרים, שהם 'ספקי מזון', כאילו היא בוחנת אותם. מאוחר יותר ביצעו החוקרים בדיקות גנטיות בגורים שנולדו, כדי לוודא מיהו האב, והשוו בין הנתונים. הממצאים היו חד-משמעיים: הנקבות המליטו את צאצאיהם של הזכרים שסיפקו להן מזון.

 

הנאמנות חשובה מהכמות (עד העונה הבאה)

"ממצא מעניין היה שהכמות לא בהכרח קובעת," מוסיף פרופ' יובל. "כלומר, הזכר שזכה להזדווג עם הנקבה לא היה בהכרח זה שסיפק לה את כמות המזון הגדולה ביותר. הגורם הקובע היה טיב הקשר שנוצר בין בני הזוג, כלומר זכר שסיפק מזון בעיקר לנקבה מסוימת זכה להזדווג עמה." עוד מצאו החוקרים כי העדפת הנקבות משתנה משנה לשנה, ולאחר שהזדווגו עם זכר אחד, הן עשויות בהחלט לבחור באחר בשנה שלאחר מכן. במילים אחרות: העטלפים הינם מונוגמיים למשך עונת רבייה אחת.

 

"במחקר שלנו מצאנו כי קיים קשר חזק בין אספקת מזון מזכרים לנקבות לבין נכונותן להזדווג עמם. מעקב אחרי מערכות היחסית עם כמה זכרים במקביל לאורך חודשים רבים שהעריך את עוצמת הקשר בינם לבין עצמם, מעיד על יכולת קוגניטיבית חברתית גבוהה בעטלפים אלה," מסכם פרופ' יובל. "בהמשך ננסה לבחון כיצד הקשרים הללו מתפתחים ומשתנים לאורך השנים. כמו כן נערוך תצפיות בקרב אוכלוסיות עטלפים בטבע."

מחקר

22.05.2019
מגוון ביולוגי במשבר

הכחדה שישית? תנאי הכרחי להתפתחות מגוון מינים? חוקרי בית הספר לסביבה ולמדעי כדור הארץ מתייחסים למשבר המגוון הביולוגי הנוכחי ולמה שאפשר להצמיח ממנו

  • סביבה
  • סביבה

אין לנו דרך עדינה להגיד לכם את זה. החיים כפי שאנחנו מכירים אותם בסכנה. לא מזמן פרסם האו"ם דו"ח קשה במיוחד, שבו הוא מתאר ב-1,300 עמודים כיצד פגיעה מתמשכת שלנו, בני האדם, בקרקע, בים ובאיכות האוויר הובילה לשינויי אקלים קיצוניים ולהרס של בתי גידול, ואיך היא מדרדרת אותנו אל ספו של המדרון החלקלק, שיגלגל את כדור הארץ לנקודת האל-חזור. כבר עכשיו, מזהיר הדו"ח, מיליון מיני צמחים ובעלי חיים נמצאים בסכנת הכחדה, בהם גם המין האנושי. קראנו את הדו"ח (טוב, בסדר, רפרפנו עליו, בכל זאת 1,300 עמודים...), נשמנו עמוק ורצנו לבית הספר ללימודי הסביבה ומדעי כדור הארץ  כדי שיסבירו את המצב.

 

למי קראת פולש?

להשפעות המזיקות של הרס הסביבות הטבעיות, זיהום הסביבה על ידי פסולת ושינויי אקלים כתוצאה מפליטת פחמן לאטמוספירה, כבר יצא שם רע במשך שנים ארוכות. אבל מסתבר שגורם פחות מוכר אך קטלני מאיים היום על המגוון הביולוגי בעולם החי והצומח. קוראים לו  מינים פולשים. התל אביביים שבכם בוודאי חושבים מיד על ציפורי המיינה ההודית והדררה הירוקה, שהפכו נפוצות יותר באזורנו מהציפורים המקומיות. תופעה דומה מתרחשת גם בעולם הצומח, עם השפעות הרסניות וכמעט בלתי הפיכות.

 

"מאז שהתחלנו לנוע בין יבשות נשאנו איתנו, במתכוון או שלא במתכוון, זרעים, נבגים ולעתים רבות שתילים של צמחים, שהיו אנדמיים (מין הקיים באזור תפוצה מאוד מצומצם וגדל רק שם), אך נקלטו היטב במקומם החדש. המקור של כל הצמחים שנחשבים כיום למקומיים הוא ביבשות רחוקות, כמו הצבר או נר הלילה שהגיעו מדרום אמריקה, ויש עוד רבים אחרים", מסביר פרופ' שמוליק מרקו ראש בית הספר לסביבה ולמדעי כדור הארץ ע"ש פורטר.

 

ד"ר מיכל גרונטמן, חוקרת אקולוגיה ואבולוציה של צמחים בחוג ללימודי הסביבה, מתמקדת במחקרה בצמחייה שגדלה על החוף. "כ-40% ממיני הצמחים האנדמיים בישראל צומחים בחולות מישור החוף. רבים מהם נדירים או מצויים בסכנת הכחדה ואיתם בעלי החיים המתקיימים סביבם. אני רוצה לגלות מה ההשפעה של הצמחים הפולשים על חברות הצומח ומה הן התכונות שמאפיינות אותם, כדי להבין כיצד ניתן יהיה להתמודד איתם בעתיד".

 

ישנם צמחים שהובאו במיוחד כדי לייבש ביצות או כדי למנוע סחף של חולות נודדים. אך מה קורה כשהנזק גדול מהתועלת? "את טיונית החולות למשל הביאו ארצה מארה"ב כדי שתעזור להילחם בנדידת חולות, אך בפועל היא משנה את בית הגידול ואת הרכב הצומח הטבעי, ובכך גם את אוכלוסיות בעלי החיים, כמו חרקים ופרוקי רגליים אחרים, שחיו בסימביוזה עם אותם צמחים", מסבירה ד"ר גרונטמן.

 

לשאלה מדוע אי אפשר פשוט לעקור מן השורש את הצמחים המשתלטים עונים פרופ' מרקו וד"ר גרונטמן יחד, כי מעבר לעובדה שלא ניתן להילחם ברבייה הטבעית של הצמחים, השינוי הסביבתי של חלק מהם הוא בלתי הפיך. עקירתם תפר את האיזון, ולחלל שיותירו ייכנסו מיד מינים פולשים חדשים. אך בעוד ד"ר גרונטמן רואה בכך בעיה – לפרופ' מרקו יש זווית נוספת להביט על הדברים.

 

כל מין מקומי היה פעם פולש. משחק כוחות בין הציפור הלאומית שלנו, הדוכיפת, לבין מיינה הודית, אחת הפולשות העיקריות. מי תנצח?

 

אין דבר כזה מצב סטטי

על פי פרופ' מרקו לא הכל אבוד. הוא מסביר שבטבע, כמו בטבע, כל סוף הוא גם התחלה. "צריך לזכור שכל צמח ובעל חיים התחיל בעצם כפולש. מאז שירדו פני הים ונחשפה האדמה החלו להתפתח מינים שונים של חי וצומח, אשר נעים ומשתנים ללא הרף לאורך האבולוציה כבר כ-600 מיליון שנה. כמו שאני רואה את זה, אין אפשרות להפסיק את הפלישה, כיוון שכל הזמן מתרחשת דינמיקה של מעברים".

 

בשביל פרופ' מרקו, מצב סטטי הוא מצב שלא בהכרח צריך לשאוף אליו, כי הוא דווקא יכול להקטין את המגוון הביולוגי. "מגוון המינים אינו קבוע במהותו גם אם לא ניגע בו. דווקא כשיש מצב סטטי בתנאי הסביבה, מספר הפרטים של כל מין יכול להיות מאוד גדול, אך המגוון – קטן. למשל, תצפית על שוניות אלמוגים בשארם א-שיח יכולה להראות כמויות גדולות של מושבות יפהפיות, אך מספר מינים מועט, בעוד שבמרחק קילומטרים ספורים משם, בתוך ישראל, היכן שהסביבה הימית נפגעת לעיתים קרובות בידי האדם – מופיעים כל הזמן מינים חדשים במקום אלה שלא שורדים בה".

 

עושר ומגוון לא בהכרח הולכים ביחד. שונית אלמוגים שוקקת

 

מה זה כבר 2-3 מיליון שנה בין חברים

הנזקים שגורם האדם המודרני לסביבה מדאיגים ביותר. אנחנו מזהמים את האוויר, את המים המתוקים ואת מי האוקיינוסים, מחסלים סביבות מחייה טבעיות ומכחידים בעלי חיים רבים. אבל בזמן גאולוגי, הרבה לפני העידן התעשייתי והשינויים שגרמנו לסביבה, התרחשו גם כן אירועי הכחדה משמעותיים. הכול נכנס לפרופורציה, מסביר פרופ' מרקו, כשמאמצים נקודת מבט של גיאולוג. בתהליכים גיאולוגיים, מיליוני שנים נחשבים להרף עין.

 

"אין לנו אפשרות לעצור תהליכים שקורים על פני פרקי זמן שגדולים עלינו בהרבה. השינויים קורים בקצב שונה, והמערכות הגדולות לא ישתנו בתקופת חיינו או בתקופת ילדינו ונכדינו, אך אין ספק שהם יקרו. אני יכול לומר שאין הרבה מינים שהחזיקו מעמד יותר מ-2-3 מיליון שנה. למעשה, כל כך הרבה מינים חיו ונכחדו, ואנו מכירים רק כ-10% מהם. כולם יודעים על הכחדת הדינוזאורים, אבל מי יודע כמה מינים של בעלי חיים נכחדו איתם באותו אירוע?"

 

לא נכחד לבד. דינוזאור בן 66 מיליון שנה

 

האדם – המין ההורס

אין ספק כי ההכחדה ההולוקנית, שאנו חווים כעת (הכחדה המונית של משפחות רבות של צמחים ובעלי חיים, כולל יונקים, עופות, דו-חיים, זוחלים ופרוקי רגליים), מתרחשת בעוצמה חזקה בהרבה ובאופן מואץ, בעיקר בגלל השפעת האדם. אבל מסתבר שכבר בימים שהיינו ציידים ולקטים עשינו נזק לא קטן.

 

"ההשפעה של האוכלוסייה הקדומה והמצומצמת על הסביבה ועל עולם החי הייתה קשה יחסית למספר האנשים שחיו אז", מסביר פרופ' מרקו. "הציידים בתקופה הניאוליתית באזור המזרח התיכון פיתחו שיטה ללכידה ולהרג המוני של חיות בר, 'עפיפון מדבר' שמה. אותו מתקן בצורת משולש, הבנוי משני קירות אבן שאורכם יכול לנוע בין מאות מטרים לעשרות קילומטרים, הוביל כמו משפך עדרי בר שלמים של צבאים וחיות נוספות לידי הציידים, ששחטו את העדר כולו".

 

גם את הקשר בין הגדילה המשמעותית של כמות הסחף בקרקעית ים המלח לבין הגעתו של עידן ההתיישבות והחקלאות מסביר פרופ' מרקו. בעזרת קידוחים לעומק של 460 מטרים מתחת לקרקעית ים המלח, הצליח צוותו ששילב גיאולוגים וארכיאולוגים למצוא עדויות לשינויים סביבתיים, כתוצאה מראשית המהפכה החקלאית מלפני 11,500 שנה.

 

"הוצאנו צינור שקוף עמוס בחומרים שהצטברו לאורך השנים על קרקעית האגם, והשווינו את הממצאים הגיאולוגיים לממצאים ארכיאולוגיים מאגן ההיקוות של ים המלח. מהם למדנו שבזמן הזה האדם התחיל להתיישב בכפרים גדולים, תוך כדי מעבר מציד ולקט לכלכלה המבוססת על חקלאות, הלוא היא המהפכה הנאוליתית, המוכרת גם בשם המהפכה החקלאית". שטחים טבעיים הפכו לשדות חקלאיים, עצים רבים נכרתו ושימשו כחומר גלם לבניין, ויערות שלמים נשרפו והפכו למרחבי עשב ומרעה לבעלי חיים שבויתו. "כל השינויים האלה גרמו לפני השטח להיות פגיעים יותר לסחיפה והשפיעו על היווצרותו של ים המלח, כפי שאנו מכירים אותו היום".

 

נעבור גם את זה?

פרופ' מרקו אינו חושש לעתיד הגאולוגי אבל לזמן הקרוב בהחלט כן. "בפרקי זמן גאולוגיים, מינים חדשים יתפסו את מקומם של הנכחדים. כך היה וכך יהיה. אין ספק שהשליטה במה שקורה היא לא לגמרי בידיים שלנו, אבל בני האדם שחיים כיום חייבים לדאוג לפרקי זמן שרלבנטיים לחיינו ולחיי הדורות הבאים". ד"ר גרונטמן מסבירה כי "מנקודת המבט של המין האנושי, אנחנו תלויים בשירותים שמספקות המערכות האקולוגיות הקיימות, כמו טיהור אוויר ומים, האבקה של יבולים, תרופות וכו'. לכן אם תימשך הפגיעה החמורה במגוון המינים שאנו חווים היום בעקבות השפעות אדם, תהיה לכך השפעה ניכרת על חיינו".

 

"לכן עלינו ללמוד לחיות עם השינויים הטבעיים ולא להילחם בהם, לנצל אותם ללימוד ולהבנה של התהליכים, ליהנות מיופיים ולהתנהג עם הכוחות האדירים שמניעים אותם בסקרנות, ביראת כבוד ובצניעות ולא באגרסיביות. כך נבטיח את עתידנו ואת עתיד הדורות הקרובים," מסכם פרופ' מרקו.

 

השורד האחרון? מה זה כבר הכחדה הולוקנית בשביל מי ששואה גרעינית קטנה עליו. התיקן

מחקר

19.05.2019
המכ"ם החכם

החוקרים מאוניברסיטת תל אביב דואגים לכך שגם כשצפוף בכביש, המכ"מים במכוניות החכמות לא יפריעו אחד לשני להסיע אותנו בבטחה

  • הנדסה
  • טכנולוגיה

המכונית האוטונומית כבר מזמן לא נחשבת למדע בדיוני. לא רחוק היום בו ניכנס לרכב, נגיד לו לאן ברצוננו להגיע ונוכל להתפנות לענייננו, בזמן שהוא יוביל אותנו בבטחה ליעד. אבל מה יקרה כשהכביש יהיה עמוס במכוניות חכמות, המשדרות וקולטות אותות בטווח תדרים גבוה? איך נבטיח שהן לא יפריעו זו לפעילותה של זו? חוקרים מאוניברסיטת תל אביב פיתחו סוג חדש של מכ"ם, שמסוגל להבחין באופן יעיל ומדויק יותר בעצמים נסתרים, ובטווח תדר שידור נמוך בהרבה מזה שקיים במערכות אחרות.

 

רזולוציה גבוהה ברוחב פס נמוך

המכ"ם החדשני שפיתחו פרופ' פבל גינזבורג מבית הספר להנדסת חשמל בפקולטה להנדסה ע"ש איבי ואלדר פליישמן, והדוקטורנט שלו ויטלי קוזלוב, מביא אתו בשורה לטכנולוגיית הבטיחות ברכבי העתיד. הוא מסוגל להבחין בין עצמים ברזולוציה גבוהה ביותר גם כשהוא פועל בטווח תדרים נמוך, ומבלי להפריע למכ"מים אחרים בסביבה.

 

"מכוניות חכמות ו/או אוטונומיות מכילות מספר רב של אמצעי חישה מסוגים שונים, שמחליפים את חושיו של הנהג האנושי ולעתים אף עולים עליהם, ובזכותם יכול הרכב להתמצא במרחב", מסביר פרופ' גינזבורג. "בין היתר, משולבים ברכב החכם מכ"מים, המזהים עצמים שנמצאים לפני הרכב גם בתנאי ערפל, גשם, חשיכה או שמש מסנוורת. הם מודדים את המרחק אל העצם ושולחים התראה לבלמים במקרה הצורך. יכולתו של המכ"ם להבחין בין עצמים שונים הקרובים זה לזה נקראת רזולוציה, ומכ"ם בעל רזולוציה גבוהה יכול לעשות זאת גם כשמדובר בעצמים המוסתרים לכאורה על ידי עצמים אחרים, לדוגמה, ילד שעומד להתפרץ לכביש מאחורי רכב חונה".

 

"כל טכנולוגיות המכ"ם בעלות הרזולוציות הגבוהות הקיימות היום, מסתמכות  על רוחב פס גבוה, כלומר שהמכ"ם חייב לשדר ולקלוט אותות בטווח תדרים גדול." מוסיף ויטלי קוזלוב. "עובדה זו מציבה קשיים בפני הרכב האוטונומי, מפני שכבר היום קיימת צפיפות בתדרי השידור באוויר. לכן השימוש ברוחב פס גבוה הוא יקר, וגם עלול להפריע לפעילותם של מכשירים אחרים בסביבה, גם למכ"מים המותקנים במכוניות אחרות. למעשה, ללא פתרון לבעיה, יתקשו רכבים אוטונומיים רבים לנוע זה לצד זה בכבישים.

 

"אנחנו ניגשנו לנושא מכיוון חדש לחלוטין: יישום של עקרונות מתחום האופטיקה על מכ"מים, מתוך הבנה שהן האור בו עוסקת האופטיקה והן אותות המכ"ם הם גלים אלקטרומגנטיים, הנבדלים זה מזה בעיקר באורך הגל: באופטיקה מדובר באורכי גל ננומטריים, ואילו מכ"מים משתמשים באורכי גל הנמדדים במילימטרים או בסנטימטרים."

 

בדרך לבטיחות ברכב עוברים בעולם האופטיקה

החוקרים הסתמכו על עיקרון הקוהרנטיות השאול מהאופטיקה, המשמש בין היתר במכשירי הדמיה מסוג OCT (Optical Coherent Tomography). מכשירים אלו מאפשרים הדמיה תלת-ממדית ברזולוציה גבוהה של רקמות ביולוגיות דינמיות.

 

"הבנו שיש דמיון במורכבות ובדינמיות בין רקמות ביולוגיות לבין תנועת כלי רכב בכביש, ולכן חשבנו שגם הפתרון ליצירת תמונה באיכות גבוהה עשוי להיות דומה", אומר פרופ' גינזבורג. על סמך תפיסה זו בנו החוקרים מכשיר מכ"ם, פיתחו עבורו מודל תיאורטי ובחנו במעבדה את השערתם.

 

לצורך הניסוי הם הציבו שני לוחות מתכת במרחק כ-32 ס"מ זה מזה, ואף זה מאחורי זה, ובדקו מה נדרש למכ"ם כדי להבחין ביניהם. "מכ"ם רגיל זקוק לרוחב פס של כ-500 מגה-הרץ כדי להבחין בין שתי מטרות כאלה," אומר ויטלי קוזלוב. "המכ"ם שלנו 'הסתפק' לשם כך ברוחב פס קטן מ-30 מגה הרץ. לפי התיאוריה שלנו, שהוכחה כתואמת לניסוי, רוחב הפס יכול להיות קטן כרצוננו, והרזולוציה תישאר גבוהה. זאת מכיוון שכושר ההפרדה (הרזולוציה) במכ"ם שלנו כלל אינו קשור לרוחב הפס, אלא מסתמך על עקרון פיזיקלי שונה לחלוטין". מאמר על הפיתוח החדש פורסם לאחרונה בכתב העת Nature Communications.

 

שתהיה לכם נסיעה בטוחה

"בשונה מכל טכנולוגיות המכ"ם הקיימות, השיטה שלנו מאפשרת למכ"ם להבחין בין עצמים ברזולוציה גבוהה, מבלי להזדקק לרוחב פס גבוה ויקר," מסכם פרופ' גינזבורג. "מדובר בפתרון פורץ דרך לבעיה מהותית בטכנולוגיה העתידית של רכבים אוטונומיים. מכ"ם שיפותח על בסיס השיטה שלנו יהיה נוח וזול יחסית להפעלה, ויאפשר לרכבים אוטונומיים רבים לנוע זה לצד זה בבטחה, ומבלי להפריע למכ"מים אחרים הפועלים בסביבה."

מחקר

01.05.2019
פתרון החידה המדעית שיעניק תקווה לחולי אפילפסיה

חוקרים פענחו חידה בת 100 שנה, שעסקה בוויסות פעילות המוח. הפתרון שגילו עשוי להוביל לפיתוח תרופות חדשות למחלות נוירולוגיות קשות

  • רפואה
  • מדעי החיים
  • הנדסה
  • רפואה ומדעי החיים
  • טכנולוגיה

מחלת האפילפסיה היא קבוצת הפרעות עצביות, שמאופיינת בהתקפי פרכוסים. עד היום לא הצליחו אנשי המדע להבין מהו הגורם להתקפים ולחזות את הופעתם או את אורכם. נכון להיום, כ-30-40% מהחולים לא מקבלים כל טיפול, בהם ילדים החולים בתסמונת דרווה, שהיא צורה נדירה וקשה במיוחד של אפילפסיה בגיל הילדות.

 

חוקרים במעבדתה של פרופ' אינה סלוצקי מהפקולטה לרפואה ע"ש סאקלר ומבית ספר סגול למדעי המוח באוניברסיטת תל אביב גילו כי לאחר התאמה כימית, עשויה תרופה קיימת לטרשת נפוצה לסייע גם לחולי אפילפסיה. התגלית המרעישה התקבלה בזכות מחקר שערכו בנושא שמעסיק את עולם הרפואה והמדע כבר למעלה ממאה שנה: מהו המנגנון המווסת את הפעילות המוחית ושומר על יציבותה?  

 

חידה בת 100: מהו 'התרמוסטט' המאזן את הפעילות המוחית?

מסבירה פרופ' סלוצקי: "כבר בסוף המאה ה-19 החלו מדענים לחפש את המנגנון האחראי על ההומאוסטזיס, יכולתו של הגוף לשמור על סביבה פנימית יציבה, על אף השינויים המתחוללים בסביבה החיצונית. מזה כ-25 שנה בוחן המדע כיצד נשמר האיזון ברשתות עצביות באופן ספציפי. מדובר במנגנון הייצוב ההומאוסטטי, המהווה מעין 'תרמוסטט' של פעילות המערכת העצבית, ודואג להשיבה לנקודת האיזון (set point), לאחר כל אירוע שמגביר או מפחית את פעילותה. אך על אף כל המאמצים שהושקעו בנושא לאורך תקופה כה ארוכה, איש לא גילה עד היום את המנגנון שמווסת את נקודת האיזון עצמה".

 

"ידוע שהפרת האיזון באזורים שונים במוח מהווה גורם מרכזי במגוון רחב של מחלות מוחיות, בהן אפילפסיה, פרקינסון ואלצהיימר. עם זאת, מרבית המחקרים עד היום התמקדו בפגמים בתהליך הוויסות, ואילו אנו ביקשנו לבחון השערה אחרת: האם ייתכן שהמחלה נובעת מכך שנקודת האיזון עצמה חורגת מהנורמה? במילים אחרות: האם חלק מתהליך המחלה נובע מפגם הגורם לשימור נקודת איזון גבוהה או נמוכה מדי? כדי למצוא מענה התמקדנו במחלת האפילפסיה, המתאפיינת בפעילות יתר של רשתות עצביות באזור ההיפוקמפוס במוח".  

 

מכיוון שידוע כי קיים קשר הדוק בין תהליכים מטבוליים (חילוף חומרים) לפעילות עצבית, וכי מחלת האפילפסיה מלווה בשינויים משמעותיים בפעילות המטבולית במוח, נעזרו החוקרים במודל ממוחשב למיפוי תהליכים מטבוליים בתאים, שפותח במעבדתו של פרופ' איתן רופין, מהמכונים הלאומיים לבריאות בארה"בה - NIH. החוקר ניר גונן, דוקטורנט במעבדתה של פרופ' סלוצקי, הציב במודל נתונים ממאגרים בינלאומיים של מידע גנטי של חולי אפילפסיה, ולאחר מכן 'כיבה' את פעילותו של כל אחד מהגנים בנפרד, כדי לבחון את השפעתו. המטרה הייתה לענות על השאלה: כיבויו של איזה גן מקרב את התאים ממצב אפילפטי למצב תקין?

 

ממצא מהפכני: גילוי הגן האחראי על נקודת האיזון של הפעילות המוחית

המודל העלה כי לגן DHODH, המקודד את האנזים DHODH, יש ככל הנראה תפקיד מרכזי במחלת האפילפסיה ובפעילות המוחית המוגברת הקשורה אליה. "אנחנו יודעים שתרופה קיימת לטרשת נפוצה בשם 'טריפלונומיד', מדכאת את פעילות האנזיםDHODH  בתאי הדם של מערכת החיסון. אנחנו בחרנו באותה תרופה כדי לבחון את השפעתה הישירה על תאי המוח," אומרת פרופ' סלוצקי.

  

הדוקטורנט בועז סטיר, אף הוא ממובילי המחקר, הוסיף את התרופה לתאי מוח בריאים במבחנה, ומצא כי היא אכן מעכבת משמעותית את הפעילות העצבית. בהמשך הוא גילה תופעה מעניינת: אם משאירים את התרופה במבחנה לאורך זמן - העיכוב הופך לקבוע. זאת בניגוד למרבית התרופות, המעכבות את פעילות התאים לזמן מוגבל בלבד, בגלל פיצוי הומאוסטטי שמחזיר את הפעילות לקדמותה, סביב נקודת האיזון ההתחלתית.

 

"תוצאות אלו רמזו כי יתכן ש-DHODH משפיע על נקודת האיזון עצמה," אומרת פרופ' סלוצקי. ואכן, בדיקה של תגובת התאים במבחנה (לאחר הטיפול בתרופה) למגוון גירויים, העלתה כי פעילותם חוזרת תמיד לנקודת האיזון החדשה, שהפכה לקבועה בהשפעת התרופה. "כלומר, תרופה הפועלת על הDHODH- יכולה 'לתקן' את נקודת האיזון שחרגה מהנורמה, ולהשיבה לרמה תקינה. ממש כמו שאנו משנים את הטמפרטורה בתרמוסטט של מזגן, כדי להביא אותה לרמה הרצויה לנו", היא מסבירה.

 

מימין לשמאל: דניאל זרחין, בועז סטיר, פרופ' אינה סלוצקי, ניר גונן (צילום: רחל סלוצקי)

 

בדרך לתרופה חדשה לאפילפסיה

בשלב הבא בחן הדוקטורנט דניאל זרחין את השפעת התרופה, בשני מודלים של אפילפסיה בעכברים: מודל אקוטי, שגורם להתקף אפילפטי מידי, ומודל גנטי-כרוני של תסמונת דרווה, הגורמת לאפילפסיה קשה בילדים ועמידה לרוב התרופות האנטי-אפילפטיות הקיימות היום.

 

הזרקת התרופה ישירות למוחם של העכברים הובילה לממצאים מעודדים ביותר: בשני המודלים נצפתה חזרה של פעילות המוח למצב תקין, לצד ירידה דרמטית בחומרת ההתקפים האפילפטיים.

 

לדברי החוקרים, עם התאמה נוספת לתרופה שנבדקה, היא עשויה להוות בסיס לפיתוח תרופות למגוון מחלות נוירולוגיות ונוירו-דגנרטיביות כמו אלצהיימר ופרקינסון, שגם הן, בדומה לאפילפסיה, מתאפיינות בחוסר איזון של הפעילות המוחית.

 

"גילינו מנגנון חדש האחראי על ויסות הפעילות המוחית בהיפוקמפוס, שעשוי לשמש בסיס לפיתוח תרופות עתידיות יעילות נגד אפילפסיה," מסכמת פרופ' סלוצקי. "תרופות המבוססות על העיקרון החדש עשויות לתת תקווה לכ-30%-40 מחולי האפילפסיה, שאינם מגיבים לטיפולים הקיימים היום, בהם ילדים. במחקר חדש שאנו עורכים כעת, אנחנו בוחנים את יעילות הגישה שלנו לטיפול באלצהיימר."

 

המחקר הובל על ידי הדוקטורנטים בועז סטיר, ניר גונן ודניאל זרחין ממעבדתה של פרופ' סלוצקי, בשיתוף עם חוקרים נוספים ממעבדתה: ד"ר אנטונלה רוגיארו, רפאלה עצמון, ד"ר נטע גזית, ד"ר גבריאלה בראון, ד"ר סמואל פררה, ד"ר אירנה וורטקין, ד"ר אילנה שפירא, ליאור חיים ומקסים קצנלסון. פרופ' איתן רופין מהמכונים הלאומיים לבריאות בארה"ב –NIH. עוד השתתפו מעבדותיהם של פרופ' תמר גייגר  וד"ר מורן רובינשטיין מאוניברסיטת תל אביב ושל פרופ' דורי דרדיקמן מהטכניון. מאמר על המחקר פורץ הדרך התפרסם בכתב העת המדעי היוקרתי Neuron.

מחקר

17.04.2019
זמזום מתוק

מסתבר ששיחות בין חרקים ופרחים הם לא רק יציר דמיונו של המשורר הלאומי

  • מדעי החיים
  • רפואה ומדעי החיים

"פרפר, פרפר, פרח חי,

רד נא מהר, שב עלי.

רד נא מהר, מצה ומצה,

מכוסי טל שתה."

 

שירו של חיים נחמן ביאליק "הפרח לפרפר", שפורסם לראשונה בשנת 1922, מתאר אינטראקציה פשוטה בין פרפר לפרח, כזו שראינו הרבה לאחרונה בעקבות גל פרפרי "נמפית החורשף" שפקד את המדינה, ועם זאת - קסמה לא פג אף פעם. על כך מעידות אלפי התמונות שמיהרנו לצלם ולהפיץ, כאילו חזינו לפחות בחד קרן ולא בפרפר מהנפוצים ביותר בעולם.

 

מה שביאליק לא ידע הוא שכמעט 100 שנה אחרי פרסום השיר, יגלו חוקרים מאוניברסיטת תל אביב ש"שיחות" בין פרחים וחרקים מאביקים מתרחשות, ולא רק בעולם הפיוטי של השירה.

 

שיחה לאור הנר

שיתוף פעולה בין פרופ' לילך הדני וד"ר יובל ספיר מבית הספר למדעי הצמח ובין פרופ' יוסי יובל מבית הספר לזואולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס.וייז, הוליד מחקר יוצא דופן, המוכיח כי צמחים מסוגלים לשמוע. במחקר נבדקה תגובתם של צמחי נר הלילה (Oenothera drummondii) להקלטות של זמזום דבורים.

 

נר-הלילה החופי הוא צמח רב-שנתי ממשפחת נר-הלילה, הגדל בארץ ישראל בחולות לאורך מישור החוף. הצמח נקרא כך משום שפרחיו נפתחים לעת לילה. פרחיו של נר-הלילה החופי סגורים במשך שעות היום ונפתחים רק בשעות בין הערביים, אז מבקרים בהם רפרפים הלוגמים מהצוף שבבסיס הפרחים ותוך כדי כך גם מאביקים אותם. לאחר ההאבקה מתנתק הפרח מהאזור העליון של השחלה, שמתפתחת כתא לזרעים המתפתחים.

 

החוקרים מצאו כי קולות הזמזום הובילו לעלייה מהירה של 20% בממוצע בריכוז הסוכר בצוף הפרחים, וזאת בהשוואה לריכוז הסוכר שנמדד בצמחים אשר נחשפו לצלילים גבוהים אחרים או שלא נחשפו לצלילים כלל.

 

תוצאות המחקר מוכיחות, לראשונה, כי צמחים מסוגלים להגיב ביעילות ובמהירות לקולותיהם של מאביקים. הצלילים גורמים לרטט במבנה הצמח, וככל הנראה מניעים תהליך שבמסגרתו הפרח משמש כאיבר השמע של הצמח.

 

קולות זמזום בלילה? לנר הלילה החופי זה ממש לא מפריע, בדיוק להיפך.

 

כיצד גילו החוקרים שדווקא הפרחים הם החלק במבנה הצמח שמשמש לשמיעת הזמזום? כשעטפו את פרחי הצמח בזכוכית אטומה לקול וחשפו את הצמח לצלילי המאביקים, לא נרשמה עלייה בריכוז הסוכר בצוף. בנוסף, כשחשפו את הצמחים לתדרים גבוהים מאלה שמפיקים המאביקים, גם לא נרשמה עלייה בריכוז הסוכר. מה שמראה כי הרטט במבנה הפרח, כמו גם הפרשת הסוכר המוגברת, הן תגובות ספציפיות לתדר שמפיקים המאביקים.

 

לדברי פרופ' לילך הדני, "ליכולת של הצמחים להגיב לקולות יכולות להיות השפעות מרחיקות לכת. ראשית, אם פרחים יכולים להגיב לקולות של מאביקים הם יכולים להשקיע את המשאבים שלהם בצורה יותר מדוייקת - לספק צוף משובח בדיוק כשהמאביקים נמצאים - וכך לחסוך משאבים מצד הפרחים ו/או להגדיל את הגמול למאביקים. נצפה שהברירה הטבעית תפעל על מבנה הפרח גם בהתאם להשפעתו על יכולת השמיעה של הצמח - לפרחים "דמויי אפרכסת" יהיה יתרון ביחס למאביקים שמשמיעים קולות, כגון דבורים או רפרפים. מן הצד השני, הברירה הטבעית יכולה לפעול גם על השמעת הקולות אצל המאביקים, ומאביקים "רעשנים" עשויים לזכות ביתרון בזכות התגובה המשופרת של הפרחים אליהם."

 

מעבר להשלכות הנרחבות של המחקר להבנת הפיזיולוגיה וההתפתחות האבולציונית של הצמחים והחרקים המאביקים שלהם, הממצאים מצביעים על האפשרות שצמחים מושפעים גם מצלילים אחרים. "אם צמחים יכולים לשמוע את המאביקים, סביר שהם יכולים לשמוע ולהגיב גם לצלילים נוספים: אוכלי עשב, אירועי אקלים ואולי גם קולות הנובעים מפעילות אנושית. יתכן גם שרעשים משמעותיים יכולים לפגוע בתקשורת שבין הפרחים והמאביקים." מסכמת לילך.

 

הגילוי המרתק, שהתפרסם בעיתונים מובילים ברחבי העולם, הוא אבן דרך נוספת בהבנת עולמם של הצמחים וכיצד הם מתקשרים. השלב הבא הוא לברר האם וכיצד הם גם מדברים.

 

 

מחקר

16.04.2019
פריצת דרך עולמית: חוקרים באוניברסיטת תל אביב הדפיסו לב חי במדפסת תלת ממד

פריצת הדרך יכולה להוביל לעתיד שבו מייצרים עבורנו "חלקי חילוף" מותאמים אישית והשתלות איברים יהפכו למיותרות

  • רפואה
  • מדעי החיים
  • הנדסה
  • רפואה ומדעי החיים
  • טכנולוגיה

פריצת דרך מהפכנית עתידה לסמן עתיד חדש בתחום השתלות האיברים. כיום, חולים הזקוקים להשתלות נאלצים לפעמים לחכות חודשים ושנים עד שנמצא להם איבר מתאים להשתלה, או עד שמגיע תורם ברשימת ההשתלות. גם אחרי שנמצא תורם מתאים, ישנו סיכון של דחיית האיבר על ידי הגוף, והצורך לקחת תרופות שתפקידן למנוע את דחיית האיבר, שתופעות הלוואי שלהן קשות. אך דמיינו עולם בו ניתן יהיה "להדפיס" איברים בהתאמה אישית, על בסיס הרקמות של החולה עצמו?

 

עתיד זה כבר אינו מדע בדיוני – את הסימנים הראשונים שלו ניתן לראות בקופסאות במעבדתו של פרופ' טל דביר מהפקולטה למדעי החיים, שבהן נחים להם לבבות מודפסים. "אני מקווה שבתוך 10 שנים הטכנולוגיה שפיתחנו תאפשר להדפיס לכל חולה את האיבר או הרקמה שהוא זקוק להם מרקמות שיילקחו מגופו," אומר פרופ' דביר.

 

המחקר פורץ הדרך בוצע על ידי הדוקטורנט נדב נור וד"ר אסף שפירא במעבדתו הבינתחומית של פרופ' דביר, המשויכת לבית הספר לביולוגיה מולקולרית של התא וביוטכנולוגיה בפקולטה למדעי החיים, למחלקה להנדסת חומרים בפקולטה להנדסה ולמרכז סגול לביוטכנולוגיה רגנרטיבית באוניברסיטת תל אביב. המאמר התפרסם השבוע בכתב העת Advanced Science.

 

"מאז הומצאה הטכנולוגיה של הדפסה בתלת-מימד מנסים חוקרים בכל העולם להדפיס באמצעותה, בין היתר, רקמות ואיברים להשתלה," אומר פרופ' דביר. "אנחנו פיתחנו טכנולוגיה חדשה, שנותנת מענה לחלק ניכר מהקשיים שהתעוררו בדרך."

 

המתכון ללב חדש: קולגן ותערובת של תאים

לצורך המחקר השתמשו החוקרים ברקמת שומן שנלקחה מחולה, והפרידו בין תאי השומן לבין החומר הקולגני החוץ-תאי שתומך בתאים. בתהליך מתקדם של הנדסה גנטית הם הפכו את תאי השומן לתאי גזע, ומתאי הגזע יצרו תאים של שריר לב ותאים שיוצרים כלי דם.

 

במקביל הם יצרו מהחומר הקולגני מעין 'דיו' להדפסה. הם ערבבו את כל החומרים והזינו את התערובת למדפסת, שהדפיסה לפי הוראות מחשב, על פי הדמיות MRI ו-CT של לב אנושי. הלב שהודפס בדרך זו מורכב מתאים צעירים מאוד, שכבר מתכווצים ומראים תכונות של תאי לב.

 

הדפסת הלב במעבדה - ככה זה נראה באמת

 

כיום עובדים החוקרים על גידול הלב בסביבה מיוחדת (ביו-ריאקטור), עד שהתאים יהפכו לתאי לב בוגרים, המתקשרים ביניהם ופועלים ביעילות מירבית. החוקרים מקווים שכבר בשנה הקרובה יושתלו לבבות מודפסים מסוג זה בבעלי חיים, על מנת לבחון את תפקודם.

 

איזה איבר להדפיס לך?

”השיטה שפיתחנו מאפשרת להדפיס לב בכל גודל רצוי, ומכיוון שהלב המודפס מיוצר מרקמות של החולה עצמו, הגוף לא ידחה אותו," מסכם פרופ' דביר. "יותר מכך, השיטה מאפשרת למעשה להדפיס כל איבר הנדרש להשתלה, ואנחנו מאמינים שהיא פותחת פתח לטכנולוגיות עתידיות, שייתרו לחלוטין את הצורך בתרומות איברים. כשחולה יזדקק להשתלה, תילקח מגופו רקמה, וממנה יודפס איבר מתאים בגודלו ובתכונותיו, שיושתל בגופו."

 

מחקר

07.04.2019
הקשר הקדמון בין האדם לממותה

מחקר חדש גילה כי ניאנדרטלים וממותות חבים את יכולתם לחיות בתנאי קור לאותם הגנים

  • רוח
  • רוח

מה הקשר הגנטי בין בני האדם ופילים, ואיך כל זה קשור לגן הג'ינג'י? התשובה לשאלה הזו מזמינה אותנו לחזור אחורה בזמן בעקבות מסעם של שני מינים רחוקים, שהגיעו מיבשת אפריקה החמה וחיו זה לצד זה באירופה במשך מאות אלפי שנים, שכללו עידני קרח.

 

פרופ' רן ברקאי ותלמיד המחקר מידד כסלו מהחוג לארכיאולוגיה ולתרבויות המזרח הקדום באוניברסיטת תל אביב ביצעו מחקר השוואתי ראשון מסוגו בעולם: הם השוו בין גנים של האדם הניאנדרטלי לבין גנים של הממותה הצמרירית - שני מינים נכחדים, שלכל אחד מהם אב קדמון אפריקני, אשר התפתחו וחיו זה לצד זה ביבשת אירופה במשך מאות אלפי שנים, ואף חלקו היסטוריית חיים משותפת. הגישה המחקרית החדשה העלתה ממצאים מרתקים:  לשני המינים יש סממנים משותפים במנגנוני ההסתגלות (ההיתאמות) הגנטית לתנאי אקלים קר. 

 

"ברחבי יבשת אירופה נמצאו עד היום לא מעט שרידים של האדם הניאנדרטלי ושל הממותה הצמרירית," מסביר פרופ' ברקאי. "ידוע כי לשני המינים היו אבות קדמונים אפריקאים, שהגיעו בשלב מסוים צפונה ליבשת אירופה – ומהם התפתחו הממותות לפני כ-600,000 שנה והאדם הניאנדרטלי לפני כ-400,000 שנה. שם הם חיו זה לצד זה במשך מאות אלפי שנים, והניאנדרטלים אף צדו ממותות והפיקו מהן מזון עתיר-קלוריות וחומרי גלם לבנייה ולבעירה".

 

לדברי מידד כסלו, "ככל הנראה שני המינים גם נעלמו בערך באותו הזמן, כתוצאה מתהליכים שהגיעו לשיאם לפני כ-40,000 שנה. מכך ניתן להניח כי ההיסטוריה המשותפת דרשה משני המינים להסתגל לאותם תנאים סביבתיים, ויצרה לחצים אבולוציוניים דומים. אך האם ההסתגלות הזאת באה לידי ביטוי גם בהיתאמות גנטית? עד היום נחקר הגנום של כל מין בנפרד, אך לא נערכה השוואה ביניהם. זוהי המשימה שלקחנו על עצמנו במחקר זה."

 

חותמו של עידן הקרח על הגנום

לצורך המחקר נעזרו החוקרים במאגרי מידע ובמחקרים קיימים, המכילים מידע גנטי שהופק משרידיהם של ממותות צמריריות וניאנדרטלים. ואכן, ההשוואה העלתה כי ההסתגלות לאקלים הקר בכלל, ובמהלך עידני הקרח בפרט, הביאה לשינויים דומים ב-DNA, וכי שני המינים חלקו ככל הנראה גנים דומים משלושה סוגים:

  1. הגן LEPR האחראי לקולטני החלבון לפטין, שקשור ליצירת רקמות השומן ולוויסות חום הגוף
  2. גנים האחראים לייצור קרטין – חלבון הבא לידי ביטוי במבנה השיער, העור והציפורניים, העשוי להשפיע על העמידות לקור
  3. הגן MC1R, המכונה 'הגן הג'ינג'י', והגן SLC7A11, האחראיים לפיגמנטציה והשפעתם גלויה לעין: לפחות חלק מהפרטים בשני המינים היו בעלי שיער אדמוני, המסייע לקליטה טובה יותר של ויטמין D בתנאים שבהם אור השמש קלוש ונדיר יחסית.

 

השוואה לגנום של האבות הקדמונים של הממותות הצמריריות, שחיו באפריקה, העלתה כי גנים אלה לא היו קיימים אצלם, והתפתחו באירופה בתגובה לתנאי הקור. עבור אבותיו של האדם הניאנדרטלי לא קיים מאגר נתונים דומה.

 

"במחקר שלנו שאלנו שאלה שלא נשאלה קודם לכן על דמיון גנטי בין שני מינים רחוקים לכאורה זה מזה," מסכם פרופ' ברקאי. "יצרנו מודל של הסתגלות גנטית לתנאים סביבתיים, והעלינו ממצאים מעניינים, שנותנים לנו פרספקטיבה רחבה יותר על הקרבה שלנו לאחינו בעלי החיים. אנחנו מאמינים שהקרבה הזו מהווה נדבך נוסף באחריותו של האדם כלפי שותפיו לכדור הארץ - ספציפית כלפי הפילים, בני משפחתה של הממותה הצמרירית, המצויים כיום בסכנת הכחדה. כמו כן אנחנו מקווים שחוקרים נוספים יאמצו את המתווה המחקרי שלנו, וישאלו שאלות דומות בנוגע לתכונות אחרות של הממותה הצמרירית והאדם הניאנדרטלי, ואף לגבי בעלי חיים אחרים."

 

מחקר

19.03.2019
בובספוג – הרבה יותר ממה שחשבתם

יוצר סדרת האנימציה ידע מי הכוכב האמיתי של הים. גם החוקרות והחוקרים במעבדת הספוגים של אוניברסיטת תל אביב.

  • מדעי החיים
  • רפואה ומדעי החיים

אסתר המלכה? המלך אחשוורוש? הצחקתם את הילדים של היום. אחד הכוכבים הבלתי מעורערים של חג הפורים ובכלל, הוא ללא ספק בובספוג מכנסמרובע, ואין סיכוי שלא תראו אותו מסתובב ברחובות גם השנה.

 

עלילת הסדרה מתרחשת בעיר התת ימית "ביקיני בוטום" ומתארת את קורותיהם של בובספוג, כוכב הים פטריק, הדיונון סקווידוויד ועוד חברים מוטרפים. במבט ראשון בובספוג נראה כמו ספוג רחצה שנפל למעמקי הים. לא כולם יודעים שהוא למעשה ספוג ימי טבעי לגמרי, ושיוצר הסדרה, האנימטור סטיבן הילנבורג, היה גם ביולוג ימי. אין ספק שחוץ מלאייר נפלא, הילנבורג, שהלך השנה לעולמו, הכיר היטב את שלל היצורים הימיים המשונים שקיימים מתחת למים.

 

אבל חוץ מלשמש כהשראה לאחת מסדרות האנימציה האהובות והמצחיקות בעולם או ליצירת ספוגי אמבט, הספוגים הם אורגניזמים מרתקים ביותר, שאפילו מכילים חומרי ריפוי יקרי ערך לאנושות. כיום כבר קיימות בשוק שלוש תרופות מאושרות FDA, שתיים מהן לסרטן ואחת להרפס, שמקורן בחומרים שנמצאו בספוגים ימיים, ותרופות רבות נמצאות בשלבים שונים של פיתוח, בהן גם תרופה לווירוס ה-HIV.

 

"חומרים רבים המשמשים אותנו לתרופות מקורם בצמחים ובבעלי חיים, והם נקראים בשם הכללי חומרי טבע - כימיקלים המיוצרים באופן טבעי באותם אורגניזמים." מסבירה הדוקטורנטית טל אידן במעבדה לספוגים של פרופ' מיכה אילן בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס.וייז. "מרבית חומרי הטבע מקורם בים, ומקרב החומרים שבודדו מאורגניזמים ימיים והינם בעלי פעילות עם תועלת לאדם, מעל 50% מקורם בספוגים." טל אידן במעבדה

 

אז איך ניתן למצוא את אותם חומרים שערכם הבריאותי לא יסולא בפז? "בספוגים יש המון חומרים כימיים. לרבים לא תהיה פעילות מועילה עבורנו, ומבין אלו בעלי הפעילות - מעטים יהיו יכולים באמת לשמש כתרופה (לרפא את המחלה מבלי להרוג/לפגוע בנו), כך שצריך לסרוק אלפי חומרים ממספר רב של מינים שונים, עד שמוצאים חומר שיכול באמת לשמש כתרופה - וזה ממש כמו לחפש מחט בערמת שחת." משיבה טל. אך כמובן שזה לא מרפה את ידי החוקרים. להיפך.

 

פשוטים פשוטים אבל מרתקים

ספוגים (Phylum: Porifera) הם  בעלי החיים הפשוטים ביותר מבחינה אבולוציונית, ונחשבים לבעל החיים הרב-תאי הראשון שנוצר. ספוגים הם בעלי חיים צמודי מצע, ובים תיכון הם מהווים את בסיס בית הגידול בדיוק כמו שוניות האלמוגים, ובעלי חיים רבים כולל דגים וחסרי חוליות אחרים, חיים עליהם או בתוכם.

 

הם מסננים חומר אורגני מהמים בכמויות אדירות, ומסוגלים לסנן 10 ליטר מים לדקה לקילו ספוג, מה שיוצר קשר בין גוף המים לקרקעית, והופך את החומרים בעמודת המים לזמינים ליצורים שוכני הקרקעית. באזורים בהם יש ריכוזים גדולים של ספוגים (המכונים גני ספוגים), תפקיד זה הוא חשוב ביותר.

 

"בזכות הספוגים, החומרים המסוננים הופכים נגישים לחסרי חוליות שונים על הקרקעית, בין אם מטריפה של הספוג, או שימוש בחומרי ההזנה שהוא פולט חזרה אל המים. חסרי חוליות אלה, בתורם, מהווים מזון לטורפים אחרים כמו דגים. זו אחת הסיבות שבגני הספוגים רואים להקות דגים גדולות, שכמותן לא נראות באזורים אחרים בחופינו." מסבירה טל.

 

"גני ספוגים משמשים בסיס למערכת אקולוגית שלמה: הספוגים יוצרים מבנים תלת ממדיים מורכבים, שמגדילים את מורכבות בית הגידול ויוצרים נישות למגוון בעלי חיים אחרים: הם משמשים כאזור רביה, מסתור, מקום להתיישבות ועוד. בעלי חיים רבים חיים בינות לספוגים, על גביהם ואף בתוכם (בתוך התעלות וחללי הסינון), לכן יש המכנים את הספוגים "בתי מלון חיים"." ד"ר מיכה אילן - ספוגולוג. יש דבר כזה!

 

מינים חדשים של ספוגים

"האקולוגיה של ספוגים בחוף הישראלי של הים התיכון כמעט ולא נחקרה, ובמשך שנים התמקדו רק בכימיה שלהם." אומרת טל. "הסקר האחרון נערך בשנות ה-60 והיה מוגבל למים רדודים בלבד (עד 7 מטר), ובסוף רוב הממצאים שלו מעולם לא פורסמו. בחלק מהדוקטורט שלי אני סוקרת את גני הספוגים המזופוטים (בעומק של 130-95 מטר), ועד כה מצאנו מינים רבים שלא היו ידועים לפני כן בחוף שלנו."

 

"ד"ר סיגל שפר וד"ר תמר פלדשטיין מהמעבדה סקרו רבות את המים הרדודים וגם שם מצאו מספר מינים שלא תועדו לפני כן ויצרו רשימת מצאי חדשה של המינים הקיימים במים הרדודים. כך שמבחינת מה שמצוין בספרות המדעית, העלינו את מספר הספוגים הידוע בשליש. בנוסף מצאנו 3 מינים שככל הנראה הם מינים חדשים למדע."

 

תמונות אלה צולמו כחלק מעבודת הדוקטורט של טל אידן, במעבדתו של פרופ' מיכה אילן, בית הספר לזואולוגיה, אוניברסיטת תל אביב, בשיתוף רשות הטבע והגנים הלאומיים, מפעיל הרובוט: עודד עזרא.

 

ספינה ורובוט תת ימי

את מעמקי הים לא חוקרים "על יבש", ויש צורך לצאת אל עומק הים, כמו אחרון המלחים. לא בכדי רוב הביולוגים הימיים הם חובבי שיט וצלילה מושבעים, שלא נרתעים ממגע עם הים בכל עונות השנה ובכל מזג אוויר.

 

"רוב העבודה שלי מתבצעת בעזרת ספינת המחקר MedEx של עמותת אקואושן. אנחנו עובדים בעזרת רובוט תת ימי. רובוט זה מצויד בשתי מצלמות בעלות רזולוציה גבוהה ורגישות לאור, פנסים מתאימים לצילום וידיאו, צייני לייזר מקבילים במרחק 7 ס"מ ביניהם לקבלת אומדן גודל, זרוע איסוף רב מצבית, תוכנת מיקום וניווט וכן סונר."

 

"בצורה זו אנו יכולים לקבל מידע רב בדרך שפוגעת באופן מינימאלי בבעלי החיים - רוב המידע מתקבל מצילומי הווידיאו, ורק אם רואים ספוג שלא מכירים אוספים אותו ומביאים לספינה ומשם למעבדה."

 

"העבודה האקולוגית על גני הספוגים המזופוטים נותנת לי סיפוק רב בעיקר כי זו עבודה יישומית מאד מבחינת שמירת טבע. הנתונים שאני מפיקה הולכים ישירות לרשות הטבע והגנים (שהם גם שותפים למחקר) ומשם למשרדי הממשלה על מנת להקים שמורות ימיות. מי בכלל חשב שבישראל אי פעם ידברו על שמורות בעומק של 100 מטר ו-16 קמ' מהחוף?"

 

ד"ר סיגל שפר ואסף גלעדי. סיגל מחזיקה ספוג שעתה נאסף - אחד מבין המינים החדשים שאותרו בחופינו (צילום: עדי וינברגר).

ד"ר סיגל שפר ואסף גלעדי. סיגל מחזיקה ספוג שעתה נאסף - אחד מבין המינים החדשים שאותרו בחופינו (צילום: עדי וינברגר).

 

הדוקטורנטית טל אידן מלווה את הרובוט אל הים (צילום: לירון גורן)

הדוקטורנטית טל אידן מלווה את הרובוט אל הים (צילום: לירון גורן)

 

להתאהב בספוגים

איך מגיעים דווקא למחקר ספוגים, כשהים מלא ביצורים מרתקים שאפשר לבחור מהם? "הגעתי למעבדה כי שמעתי הרבה על פרופ' מיכה אילן ועל המעבדה שלו, ידעתי שאני רוצה לעבוד בתחום האקולוגיה, אבל רציתי להתעסק בשיקום שוניות אלמוגים, תחום שעבדתי בו לפני התואר הראשון." משיבה טל. "הפרויקט אצל מיכה נשמע לי מגניב, הוא כלל צלילות טכניות (צלילה לעומקים שמעבר ל-30 מטר בעזרת תערובת גזים שונות), עבודה עם רובוט תת ימי ואפילו היה דיבור על צוללת (האחרון לא התממש). לקח לי זמן להתחבר לספוגים, אבל היום אני ממש מאוהבת בהם ומספרת עליהם לכל מי שרק מוכן לשמוע." מסכמת טל.

 

אז בחג הפורים הקרוב, כשתיתקלו בתחפושת של בובספוג, תזכרו שחוץ מילד או ילדה מזיעים בתוך מכנסמרובע, יש הרבה יותר מאחורי הדמות האייקונית, אפילו את התרופה הבאה לסרטן.

 

אקווריום עם ספוגים במעבדה

אקווריום עם ספוגים במעבדה

 

בובספוג במעבדה לספוגים באוניברסיטת תל אביב

בובספוג במעבדה לספוגים באוניברסיטת תל אביב

מחקר

14.03.2019
המולקולה שתחסל תאי גזע סרטניים

חוקרים באוניברסיטת תל אביב פיתחו שיטה לזיהוי ולסימון תאי גזע סרטניים המחוללים את סרטן הדם, ומצאו תרופה יעילה כנגדם

  • רפואה
  • רפואה ומדעי החיים

אם היה קומיקס שכל כוכביו הם תאי דם, אין ספק שתאי הגזע היו מקבלים מעמד של גיבורי על. יש להם כוחות שתאים אחרים יכולים רק לחלום עליהם: הם יכולים להתפתח לכל סוג של תא בתהליך ההתמיינות שלהם, ואינם מיועדים מראש להפוך לרקמה מסויימת, כמו תאי שריר, מוח או לב. הם מייצרים כמות עצומה של תאי דם חדשים בכל יום (10 בחזקת 11 תאים ליתר דיוק), אבל ברגע שנכנס הארכי-נבל ששמו סרטן לתמונה, תאי הגזע הופכים מגיבורי על לפצצה מתקתקת.

 

גידולים סרטניים בכלל, וסרטן הדם בפרט, מורכבים מתערובת של תאים מסוגים שונים. רובם הגדול של התאים הללו אינם מסוכנים, אך לאחדים מהם יש תכונות של תאי גזע שתפקידם לייצר תאים אחרים, והם אלה שלמעשה מחוללים את המחלה.

 

"תאי הגזע הסרטניים הם תאים נדירים שמגלים עמידות בפני טיפולי הכימותרפיה המקובלים, ולכן עלולים לשרוד גם כשהחולה נרפא לכאורה, ולייצר מחדש את המחלה," מסביר ד״ר מיליאבסקי מהפקולטה לרפואה ע"ש סאקלר. "במחקר שערכנו, חיפשנו דרך לזהות ולסמן את תאי הגזע של סרטן הדם, במטרה לבודד אותם ולחקור את מנגנוני הפעולה שלהם, כצעד בדרך למציאת טיפולים יעילים."

 

המחקר, בהובלתו של ד״ר מיליאבסקי, נערך על ידי הדוקטורנט מוחמד יאסין במעבדתו של ד״ר מיליאבסקי, בשיתוף עם מעבדות באוניברסיטת טורונטו ובאוניברסיטת הרווארד. המאמר התפרסם לאחרונה בכתב העת המדעי Leukemia.

 

חיישן גנטי שמזהה תאי גזע סרטניים

החוקרים פיתחו שיטה לזיהוי תאי סרטן הדם המסוכנים הללו:

 

1. בתחילה הם סרקו את הגנום האנושי ואיתרו בו מספר מקטעי DNA, הפעילים בתאי גזע בריאים של הדם.

 

2. אחר כך הם בחנו את אותם מקטעים בתאי סרטן הדם, וגילו פעילות מוגברת באחד מהם.

 

3. הם בודדו ואפיינו את אותו מקטע ב-DNA הסרטני, ומצאו כי מדובר במקטע מהסוג הקרוי מעצם (enhancer) – מקטע DNA שקושר אליו חלבונים ספציפיים הפעילים במיוחד בתאי גזע.

 

4. אל המקטע הם חיברו חלבון פלואורסצנטי, שזוהר כשהוא מתחבר למעצם הפעיל. בכך למעשה הנדסו החוקרים חיישן גנטי, שמזהה תאי גזע סרטניים – היחידים המכילים את המקטע במצבו הפעיל.

 

"הכנסנו את החיישן הפלואורסצנטי לכמה דגימות של תאי סרטן הדם שנלקחו מחולים, וגילינו שהוא זוהר באוכלוסייה קטנה של תאים," אומר ד"ר מיליאבסקי. "כעת בודדנו את התאים הזוהרים, והשווינו אותם לתאים אחרים מהדגימות, כדי לזהות מה מייחד אותם. הממצאים העלו שהתאים הזוהרים, כלומר תאי הגזע הסרטניים, עמידים יותר לכימותרפיה, ואף מחוללים את המחלה בצורה יעילה בהרבה כשהם מושתלים בעכברי מודל נטולי מערכת חיסונית."

 

מי המולקולה שמרעילה את תאי הגזע של סרטן הדם?

החוקרים לא הסתפקו בכך והחליטו לבחון את השפעתן של מספר מולקולות הנחשבות לתרופות פוטנציאליות לסרטן, על תאי הגזע שבודדו מסרטן הדם. הם מצאו שמולקולה מסוימת הקרויה פנרטיניד (Fenretinide), בעלת רעילות נמוכה לתאים בריאים, היא רעילה במיוחד לתאי הגזע של סרטן הדם.

 

"הממצאים שלנו עשויים לשמש כבסיס לפיתוח תרופה יעילה וממוקדת עבור תאי הגזע של סרטן הדם, שלעתים קרובות שורדים טיפולי כימותרפיה רגילים," מסכם ד״ר' מיליאבסקי. "השמדת התאים האלה תקטין מאוד את הסיכוי שהמחלה תחזור. כמו כן, השיטה שפיתחנו לבידוד תאי הגזע הסרטניים עשויה לקדם בעתיד גישות של רפואה מותאמת אישית: בעזרת החיישן הפלואורסצנטי שלנו ניתן יהיה לבודד תאי גזע סרטניים בדמו של חולה מסוים, להכיר את תכונותיהם, ולהתאים טיפול יעיל יותר לאותו חולה."

 

Postscript First

This is a debugging block

Postscript Second

This is a debugging block

Postscript Third

This is a debugging block

Postscript Fourth

This is a debugging block