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

בחר את סוג הלובי: 
מחקרים

מחקרים

RESEARCH

מה מעניין אותך?

כל הנושאים
אמנויות
הנדסה וטכנולוגיה
חברה
מדעים מדויקים
ניהול ומשפט
סביבה
רוח
רפואה ומדעי החיים

מחקר

14.08.2019
עם יד על הלב

מודל החישוב ההנדסי שיעשה מהפך בתחום הטיפול בחולי לב

  • הנדסה וטכנולוגיה

הלב שלנו הוא משאבה קשוחה וחזקה, שפועלת 24/7 כדי לווסת את זרימת הדם והחמצן לאיברי גופנו. ארבעה מסתמים מופקדים על הזרמת הדם במסלול חד כיווני - מהעלייה הימנית אל החדר הימני, משם ל"סיבוב הקטן" בריאות כדי לאסוף חמצן, בחזרה לעלייה השמאלית, למטה אל החדר השמאלי ומשם ברכבת הרים לכל רקמות גופנו.

 

מחלות לב וכלי דם הן גורם המוות המוביל בעולם המפותח, ומהוות כמעט 30% מכלל מקרי המוות מדי שנה. אך למרות זאת, תחום הרפואה עדיין לא יודע את כל מה שיש לדעת על האיבר המורכב הזה. ד"ר גיל מרום מבית הספר להנדסה מכנית בפקולטה להנדסה ע"ש איבי ואלדר פליישמן פיתח כלי, שיכול לייצר סימולציות ממחושבות, המאפשרות לזהות שינויים במבנה הרקמות של המסתמים בלב, וכך להבין טוב יותר את הביומכניקה של פעולת הלב, לזהות בעיות אצל חולים ולשפר את הטיפול בהם.

 

ניסויים וירטואליים שישפרו טיפול בחולה בזמן אמת

"המורכבות הפיזיקלית של מערכת הלב היא סיבה מרכזית לצורך בשימוש במודלים חישוביים, הנקראים גם סימולציות", מסביר ד"ר מרום. "פעולת שאיבת הדם בלב נגרמת על ידי התכווצות שריר הלב, כיוון זרימת הדם נקבע על ידי מסתמי הלב, בעוד התכווצות השריר נשלטת על ידי מערכת ההולכה החשמלית של הלב. סימולציות ממוחשבות מאפשרות לערוך ניסויים וירטואליים ולבחון אפשרויות שונות לטיפול באותו חולה".

 

בניגוד להשוואת מקרים ממספר חולים שונים, היכולת להשוות מקרים אצל אותו חולה מאפשרת ללמוד את ההשפעה של פרמטר מסוים על התפקוד, לבודד אותה מגורמים אחרים, וכך למצוא מגמות המאפיינות את הבעיה.

 

דוגמה למודלים של פעילות הלב במצב מכווץ ורפוי (צד ימין) ושל זרימת הדם דרך מסתם תותב (צד שמאל)

 

המכניקה של מחלות מסתמי לב

בנוסף להשלכות הרפואיות החשובות של המחקר, הוא מרתק גם מבחינה הנדסית. "שלא כמו במחקרים הנדסיים 'רגילים' בהם מאפייני הבעיה ידועים, במקרה של הגוף האנושי יש שונות גדולה במחלות ובאוכלוסייה", אומר ד"ר מרום. מהנדסים רבים מתכננים שסתומים ומשתמשים בהם, אבל ד"ר מרום טוען ששסתומי הלב הם סוג מיוחד של שסתומי-על: העלים הגמישים של מסתמי הלב צריכים לעבור עיוותים גדולים בכל מחזור לב (משך מחזור אחד הוא שנייה), לעמוד בלחצים גבוהים ביחס לחוזקם המכני, ובעצם לעבוד ללא הפסקה במשך הרבה מאוד זמן (כל חיינו).

 

לכן, אין זה מפתיע שחלק גדול ממחלות הלב המוכרות הן למעשה בעיות בשסתומי הלב. לבעיות הללו יש כבר טיפול - תיקונים או החלפת המסתם בניתוחי לב פתוח, ובשנים האחרונות נוספה גם אפשרות להשתלת מסתם בצנתור. אך עד כה היו צריכים רופאים לעבוד בשיטת ה"ננסה ונראה": על בסיס המידע הקיים מבצעים ניתוח או צנתור אחד בחולה.

 

"המודלים החישוביים שאנחנו מפתחים מאפשרים להבין טוב יותר את הביומכניקה של הטיפול, להעריך את הסיכויים לסיבוכים שונים ובעצם לבחון אופציות לטיפול עוד לפני המגע עם החולה", אומר ד"ר מרום ומסביר "לדוגמה, המודלים שלנו יכולים לעזור למנתחים לבחור את הקוטר הרצוי שאליו יש להקטין את קוטר המסתם החולה, על מנת להביא אותו לתפקוד תקין. גם במסתמים המושתלים בצנתור, לטיפול בהיצרות מסתם אבי העורקים, אנחנו יכולים על פי תוצאות הסימולציות להמליץ על גודל המסתם המתאים, מיקום ההשתלה האופטימלי ודרכי ההשתלה, כדי להפחית את הסיכוי לדליפות, תזוזה של המסתם המושתל בגלל התכווצות הלב, ופגיעה בהולכת החשמל בלב בגלל לחצי מגע, שהשתל מפעיל על הלב. אותן מסקנות יכולות לעזור גם בתכנון מסתמים תותבים חדשים, בעלי תפקוד טוב יותר וסיכוי מופחת להתפתחות הסיבוכים לאחר ההשתלה".

 

להגביר את סיכויי הצלחת ההשתלות

כעת מנסים ד"ר מרום וצוותו להבין את פעילות מנגנוני קרישת הדם על עלי מסתמים מושתלים, במטרה לתת מענה לחולים רבים, שכיום אינם מקבלים טיפול בגלל סיכון ניתוחי גבוה. "המטרה שלנו היא להבין במלואם את כל תפקודי הלב, כדי לשפר טיפולים קיימים ולפתח שתלים חדשים, שיצליחו לעמוד בעומסים המכניים הפועלים באיבר המורכב הזה, וכך לשפר את איכות חיי החולים", מסכם ד"ר מרום.

מחקר

05.08.2019
חיסון פורץ דרך למלנומה הוכח כיעיל הן כטיפול מונע והן כתרופה למלנומה פעילה

החיסון החדשני אף עשוי להתאים לסוגי סרטן נוספים

  • רפואה ומדעי החיים

בארץ שבה השמש קופחת ברוב ימות השנה, והחשיפה הרבה אליה היא כמעט בלתי נמנעת, עולה גם החשש מסרטן העור - מלנומה. לפי נתוני משרד הבריאות והאגודה למלחמה בסרטן, מדי חודש נפטרים מהמחלה הממאירה כ-15 ישראלים, ומתגלים כ-140 חולים חדשים. מלנומה היא סוג של סרטן הנגרם כתוצאה מחלוקה בלתי מבוקרת של תאים מלנוציטיים בעור. התאים המלנוציטיים נמצאים בשכבת האפידרמיס (שכבת העור העליונה) ואחראים על ייצור המלנין - פיגמט שבולע קרינה באורכי גל קצרים ובכך מגן על העור מפני חשיפה מסוכנת לשמש. המלנומה היא הקטלנית מבין סרטני העור, ובמדינות המפותחות מספר החולים במחלה הקשה עולה מדי שנה.

 

תוצאותיו של מחקר חדש, בהובלת פרופ' רונית סצ'י-פאינרו מהפקולטה לרפואה ע"ש סאקלר באוניברסיטת תל אביב, פורצות דרך חדשה למניעה ולטיפול במחלה. החוקרים במעבדתה של פרופ' סצ'י-פאינרו, ראש המחלקה לפיזיולוגיה ולפרמקולוגיה וראש המעבדה לחקר סרטן וננו-רפואה, פיתחו ננו-חלקיק שעשוי לשמש כחיסון נגד סרטן העור הקטלני. החיסון הוכח כיעיל ביותר בעכברי מודל בשלושה מצבים עיקריים: כטיפול מונע, כתרופה לגידול הראשוני ולמיגור גרורות.

 

ננו-חלקיק חלקלק ומתוחכם

גודלם של החלקיקים הזעירים שפיתחו החוקרים הוא כ-170 ננומטר, והם עשויים מפולימר מתכלה. בתוך כל חלקיק החוקרים 'ארזו' שני פפטידים – שרשראות קצרות של חומצות אמינו, שמאפיינים תאי מלנומה. לאחר מכן, הם הזריקו את הננו-חלקיקים לעכברי מודל שנשאו מלנומה בעור.

 

ננו-חלקיקים אלה נושאים על גבם מולקולת סוכר המשמשת כ"ראש חץ", המכוון לתאים של מערכת החיסון, שמכונים תאים דנטריטים, שתפקידם להפעיל את התאים שיתקפו את הגידול (תאי T).  לדברי פרופ' סצ'י-פאינרו, "חלקיקים אלה פעלו בדיוק כמו החיסונים המוכרים למחלות הנגרמות על ידי נגיפים: הם עוררו את מערכת החיסון של העכברים, כאשר תאי מערכת החיסון (תאי ה-T המופעלים) למדו לזהות ולתקוף תאים המכילים את שני הפפטידים 'הארוזים' – כלומר את תאי המלנומה. המשמעות היא שמעכשיו, מערכת החיסון של העכבר המחוסן תתקוף את תאי המלנומה, אם וכאשר יופיעו בגופו."

 

בהמשך המחקר, בחנו החוקרים את יעילותו של החיסון בשלושה מצבים שונים:

  • מניעה: החיסון הוזרק לעכברים בריאים, ולאחר מכן הוזרקו להם תאי מלנומה. התוצאה: העכברים לא חלו, כלומר החיסון מנע את המחלה.
  • טיפול בגידול הראשוני: שילוב בין החיסון החדשני לטיפולים אימונותרפיים נבחן על עכברי מודל למלנומה. הטיפול הסינרגיסטי המשולב עיכב משמעותית את התקדמות המחלה, והאריך במידה רבה את חייהם של כל העכברים שטופלו.
  • טיפול בגרורות: החוקרים בחנו רקמות אנושיות של גרורות מלנומה במוח שהוסרו מחולים (גרורות במוח מהוות גורם תמותה עיקרי בקרב חולים המאובחנים בשלב מאוחר), ומצאו כי הן אכן מכילות את שני הפפטידים המהווים יעד לחיסון. 

 

בניסוי המשך נבחנת עתה יעילות החיסון בעכברי מודל למלנומה עם גרורות באזורים שונים בגוף (מוח, ריאות, כליות ועוד).

 

במחקר השתתפו ד"ר אנה סקומפרין מהמעבדה של פרופ' סצ'י-פאינרו ופרופ' הלנה פלורינדו וד"ר ג'ואוו קוניוט מאוניברסיטת ליסבון, ששהו במעבדה במסגרת שבתון וחילופי סטודנטים במשך שנה. המאמר התפרסם בכתב העת Nature Nanotechnology.

 

עתיד המלחמה בסרטן: גישת החיסון

"המלחמה בסרטן בכלל, ובמלנומה בפרט, הולכת ומתפתחת לאורך השנים, באמצעות מגוון שיטות טיפוליות כמו: ניתוחים, כימותרפיה, הקרנות ואימונותרפיה; אך גישת החיסון, שהוכחה כיעילה כל כך כנגד מחלות נגיפיות לסוגיהן, טרם הוכתרה כהצלחה לטיפול בסרטן", אומרת פרופ' סצ'י-פאינרו. "במחקר שלנו הראינו שניתן לייצר חיסון יעיל כנגד סרטן העור מלנומה."

 

"המחקר שלנו פותח פתח לגישה חדשה לחלוטין – גישת החיסון - לטיפול יעיל במלנומה, גם בשלביה המתקדמים של המחלה," מוסיפה פרופ' סצ'י-פאינרו. "אנחנו מאמינים שהשיטה שפיתחנו עשויה להתאים גם לסוגים אחרים של סרטן, וסבורים שעבודתנו מהווה תשתית מוצקה לפיתוח עתידי של חיסונים נגד סרטן בבני אדם."

 

צוות החוקרים (מימין לשמאל):  ד"ר אנה סקומפרין, פרופ' רונית סצ'י-פאינרו, ד"ר ג'ואוו קוניוט, פרופ' הלנה פלורינדו.  צילום: גליה טירם

יש לצוות החוקרים סיבה טובה לחייך. (מימין לשמאל):  ד"ר אנה סקומפרין, פרופ' רונית סצ'י-פאינרו, ד"ר ג'ואוו קוניוט, פרופ' הלנה פלורינדו.  צילום: גליה טירם.

אנחנו מול החום הגדול: רכב בחניון נחל צאלים בצילום שמתעד טמפרטורה

מחקר

04.08.2019
מצלמים טמפרטורות

הרחפן שממפה אזורים חמים באמצעות צילומים מתקדמים, ומסייע לחוקרים לבודד את השפעת האקלים המתחמם על חיי בעלי החיים באזורי קיצון

  • רפואה ומדעי החיים

ד"ר אופיר לוי מבית הספר לזואולוגיה חוקר כיצד שינויי אקלים משפיעים על בעלי חיים. הנחקר העיקרי שלו הוא חרדון סיני, שנפוץ באזורים סלעיים בנגב, בערבה ובבקעת ים המלח, ונחשב למטפס מעולה. ביחד עם הצוות שלו הוא יוצא לשטח דווקא בימים חמים במיוחד כדי לעקוב אחר הלטאה החמקמקה, שפעילה בעיקר בשעות האור. מעבר לכובע רחב שוליים והרבה סבלנות, הם מפתחים דרכים יצירתיות ונעזרים גם בטכנולוגיות מתקדמות לאיסוף מידע. אחת מהן היא צילומי טמפרטורות הנעשות על ידי רחפן, שמתעד את השטח בדרך המסורתית וגם בצילום משולב.

 

מה עושה החרדון כשחם לו?

"החלטנו להתחיל לחקור באזורים מדבריים, שם התנאים קיצוניים מלכתחילה, כדי להבין איך בעלי חיים מותאמים לסביבות חמות כל כך, ואיפה תהיה הפגיעה הקשה ביותר אם הטמפרטורות יעלו עוד. לכן בחרנו לחקור את אוכלוסיית חרדון סיני באזור עין גדי", מסביר ד"ר לוי. "המטרה שלנו היא למשדר פרטים כדי לעקוב אחר התטולה שלהם ושרידות הצאצאים. למשל, אם לחרדון חם מדי והוא לא יוצא לצוד מספיק, יתכן שהוא לא יצליח לאגור די שומן בשביל לשרוד את עונת החורף הקרה, שהיא תקופת המנוחה שלו, או אם נגלה שבגלל עליית הטמפרטורות כמות החרקים באזור המחיה של החרדונים קטנה – נדע שהם יאכלו פחות או שיצטרכו למצוא מקורות מזון אחרים".

 

מכיוון שהחרדון הוא חשדן מטבעו ולא מתפתה למלכודות, הדרך היחידה לתפוס אותו היא בידיים חשופות, בזמן שהוא לא מתחבא בנקיקים או בחגווי סלע. כדי להתחקות אחר סדר יומו נעזרים ד"ר לוי וצוותו ברחפן שמפיק צילומי טמפרטורה ובסימולציות מחשב, הניזונות מהדאטה שנאסף בשטח. הם ממפים תנאים אקלימיים באזורים נבחרים בשעות שונות של היום לאורך זמן ובמשך עונות שונות. כך הם יכולים ליצור תמונה רוחבית מתמשכת של האזור, ולבודד את השפעת שינויי האקלים על התנהגות בעלי החיים אותם הם חוקרים. את הנתונים הם מכניסים למודל שפיתחו וכך הם מקווים לצפות מראש את התנהגות החרדון ובעלי חיים נוספים.

 

עושה מה שהוא יודע לעשות. חרדון סיני מתחרדן על סלע

 

אחד הדברים שהם גילו בזכות השימוש ברחפן הוא שלמרבה ההפתעה, את השעות הלוהטות מעדיף החרדון להעביר דווקא על סלעים חשופים. "בעזרת צילומי הטמפרטורה גילינו שהסלעים פחות חמים מהקרקע, ולכן הוא מעדיף לנוח דווקא עליהם", אומר ד"ר לוי. "הבנו שנצטרך להצטייד בהרבה קרם הגנה, במים ובסבלנות". לאחר הלכידה ממשדר הצוות את הפרט ומשחרר אותו בחזרה לסביבתו הטבעית. הנתונים המתקבלים מוזנים גם הם למערכת המידע ההמוחשבת, ותורמים להבנת התנהגותה של אוכלוסיית חרדוני סיני באזור ולסיכויי ההשרדות שלה בעתיד.

 

לחזות את הצעד הבא של בעלי החיים

המחקר של ד"ר לוי מתקיים באזורים נוספים בארץ ועוסק בבעלי חיים אחרים. בימים אלה הוא ממפה תנאים אקלימיים ותנועת חזירי בר באזור זיכרון יעקב בחיפושם אחר מקומות מרבץ, מים ומזון, וגם מצלם נוכחות חרקים במקומות שונים, שמהווים מקור מזון לבעלי חיים רבים, ולכן נחשבים לחוליה חשובה בשרשרת המזון. נוכחותם או אי נוכחותם יכולה להשפיע על מארג החיים באותו אזור, וד"ר לוי רוצה להבין עד כמה משמעותית השפעת ההתחממות הגלובלית בנושא. "העבודה שלנו חשובה. איסוף הנתונים ומיחשובם לצד האקולוגיה הקלאסית יוכלו להוביל לתובנות חדשות ולחיזוי פעילותם של מינים רבים לצד שינויי האקלים", הוא מסכם.

 

מתחמם... מתחמם... פארק אלונה בקרבת זכרון יעקב בצילום משולב. הנקודה הלבנה למעלה היא הרכב של החוקרים

 

מחקר

31.07.2019
הקשר הישיר בין סרטן לזיהום האוויר

מחקר חדש מחזק את הכרזת הסוכנות הבינלאומית לחקר הסרטן על זיהום אוויר תחבורתי כגורם מסרטן לבני אדם

  • רפואה ומדעי החיים

תחבורה היא המקור העיקרי לזיהום האוויר במרכזי הערים שבהן ריכוז האוכלוסין גבוה. נכון לשנת 2019 יש בישראל כ-3.5 מיליון כלי רכב ממונעים, מתוכם כ-2.9 מיליון כלי רכב פרטיים, ומספר כלי הרכב נמצא במגמת עלייה מתמדת לאורך השנים. כולנו יודעים שזיהום האוויר הזה מזיק לכולנו, אבל לאוכלוסיות רגישות הוא יכול להוות סכנת חיים ממשית. מחקר חדש מצא קשר סטטיסטי מובהק בין חשיפה כרונית לזיהום אוויר ממקורות תחבורתיים לבין עלייה בסיכון למספר סוגי סרטן ולתמותה בכלל בקרב חולי לב, הנחשבים לאוכלוסייה פגיעה.

 

למחקר, בהובלת פרופ' יריב גרבר והדוקטורנטית גלי כהן מהחוג לאפידמיולוגיה ורפואה מונעת בפקולטה לרפואה ע"ש סאקלר באוניברסיטת תל אביב, שותפים גם פרופ' רן קורנובסקי מהמרכז הרפואי רבין ופרופ' דוד ברודאי מהטכניון, והוא צפוי להתפרסם בגיליון ספטמבר 2019 של כתב העת המדעי למחקר סביבתי Environmental Research. המחקר נערך במימון האגודה למלחמה בסרטן והקרן למחקר בתחום איכות הסביבה ואפידמיולוגיה ע"ש ישראל יעקב ולילה אלתר ז"ל.

 

במסגרת המחקר אספו החוקרים מידע על יותר מ-12,000 מטופלים, רובם תושבי מרכז הארץ, שעברו צנתור לב במרכז הרפואי רבין בין השנים 2014-2004. באמצעות מאגר הנתונים של הרישום הלאומי לסרטן במשרד הבריאות גילו החוקרים כי למעלה מ-700 מהמטופלים חלו בסרטן במהלך תקופת המעקב שלאחר הצנתור, וכ-3000 נפטרו. מידע זה הוצלב עם הערכות על חשיפה כרונית למזהמים תחבורתיים, שהתקבלו באמצעות שני מודלים מתמטיים מתקדמים מהטכניון ומהאוניברסיטה העברית.

 

סכנה ממשית לאוכלוסייה פגיעה

"השתמשנו בשני מודלים כדי להגביר את הוודאות של הממצאים," אומרת הדוקטורנטית גלי כהן. "המודלים מתבססים על נתונים של עשרות תחנות לניטור מזהמים הפזורות ברחבי הארץ, וכל מודל מביא בחשבון גם נתונים נוספים, כגון נפחי תחבורה, מטאורולוגיה ומשתנים גיאוגרפיים. אנחנו נעזרנו בהם כדי להעריך באופן מדויק ככל האפשר את רמת החשיפה בכתובת מגוריו של כל נבדק לריכוזי תחמוצות החנקן (NOx) באוויר, הנחשבים למדד מהימן של רמת הזיהום התחבורתי. מכיוון שמרבית המטופלים היו תושבי מרכז הארץ, ההבדלים ברמות החשיפה אינם משקפים מגורים באזורים שונים, אלא גורמים שעשויים להשתנות אף בתוך העיר עצמה, כמו למשל, קרבת הבית לכבישים סואנים. בנוסף הבאנו בחשבון מאפיינים אישיים וקליניים של המשתתפים, ביניהם עישון ומצב סוציואקונומי."

 

הממצאים העלו כי חשיפה גבוהה (מעל 25 חלקיקים למיליארד) לתחמוצות חנקן ממקור תחבורתי קשורה לעלייה משמעותית – בשיעור של עד פי 1.56 – בסיכון של חולי לב ללקות בשלושה סוגי סרטן - סרטן הערמונית, השד והריאה. ככל שהחשיפה הייתה גבוהה יותר, כך עלה הסיכון. בנוגע לסוגי סרטן אחרים לא התגלה קשר כזה. חשוב לציין כי מנתוני האגודה למלחמה בסרטן ומשרד הבריאות עולה כי מדי שנה מאובחנים בישראל כ-2,500 חולות וחולים עם סרטן הריאה, כ-5,500 חולות סרטן השד וכ-2,000 חולי סרטן הערמונית. במקביל, על פי נתוני האיגוד הקרדיולוגי בישראל, מאובחנים כאן כ-20,000 חולים עם אוטם שריר הלב (התקף לב) בכל שנה.

 

"בקרב אוכלוסיית הנבדקים איתרנו קרוב ל-300 מקרים חדשים של סרטן הריאה, השד והערמונית, והמודלים הראו קשר סטטיסטי משמעותי וישיר בין חשיפה גבוהה לזיהום תחבורתי לבין הסיכון ללקות במחלה," מסכמת גלי כהן. "הסיכון לתמותה נמצא גם הוא קשור לזיהום אוויר תחבורתי, אך בעוצמה נמוכה יותר. חשוב להדגיש כי מדובר במחקר תצפיתי שאינו מאפשר הסקה ודאית על קיומו של קשר סיבתי בין זיהום אוויר לבין התוצאים הבריאותיים שנחקרו, שכן עשויים להיות גם הסברים אחרים. עם זאת, המחקר החדש מחזק את הכרזת הסוכנות הבינלאומית לחקר הסרטן (IARC) משנת 2013 על זיהום אוויר תחבורתי כגורם מסרטן לבני אדם, וכן את עמדתו של משרד הבריאות הישראלי, שב-2014 הוסיף את החשיפה לזיהום אויר ולזיהום אויר חלקיקי לרשימת הגורמים המוכרים כמסרטנים לבני אדם."

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.

 

 

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