מחקרים

RESEARCH

מה מעניין אותך?

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

מחקר

24.11.2021
משבר האקלים הקדום שהפך אותנו מציידים נוודים לחקלאים יושבי קבע

שרידי צמחים סייעו לחוקרים לשחזר את האקלים בארץ ישראל בסיומה של תקופת הקרח האחרונה

 

  • סביבה
  • רוח

מה גרם לנו, הישראלים שחיו פה לפני עשרות אלפי שנים, להניח את מקל הנדודים ואת כלי הציד ולהפוך לחקלאים מיושבים? מסתבר שמדובר במשבר אקלים שהתקיים בסוף תקופת הקרח האחרונה, לפני כ-10,000 עד 20,000 שנים. תיעוד חדש של שינויי אקלים דרמטיים בארץ ישראל, שמתבסס על זיהוי שרידי צמחים קדומים, שופך אור על המעבר הדרמטי. על רקע הדיונים בוועידת גלזגו, החוקרים סבורים כי הבנת התגובה של צמחיית האזור לשינויי אקלים דרמטיים שאירעו בעבר עשויה לסייע בשימור מגוון מיני הצומח באזורינו ובהערכות לאתגרי האקלים הנוכחיים והעתידיים.

 

המשבר שהצעיד את האנושות קדימה

המחקר נערך על ידי ד"ר דפנה לנגוט מהחוג לארכיאולוגיה ותרבויות המזרח הקדום ע"ש יעקב מ. אלקוב ומוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט, פרופ' גונן שרון, ראש התוכנית לתואר שני בלימודי גליל במכללה האקדמית תל-חי וד"ר ראשיד שדאדי מומחה לאבולוציה ואקלים קדום, מאוניברסיטת מונפלייה בצרפת (Universite de Montpellier, CNRS-UM-IRD).

 

המחקר התבצע באתר הארכיאולוגי "מדרגות הירדן", השוכן לחופו של אגם החולה הקדום. ייחודו של האתר הוא בכך שבשכבותיו נוצרו תנאי שימור יוצאי דופן מהם ניתן ללמוד על הפעילות של תושבי המקום הקדומים, שעסקו בעיקר בדיג, וכן ניתן לזהות את הצמחים שצמחו באותן שנים (20-10 אלפי שנים טרם זמננו), בעמק החולה ובסביבתו. לדברי החוקרים, שינויי האקלים המשמעותיים שאפיינו את התקופה ובאו לידי ביטוי בהבדלים חדים בטמפרטורות ובפיזורם של המשקעים לאורך השנה, היו אחד הגורמים המשמעותיים שהשפיעו על המעבר להתיישבות קבע ולאורח החיים החקלאי. מחקרם פורסם לאחרונה בכתב העת המוביל  Quaternary Science Reviews.

 

האתר הארכיאולוגי "מדרגות הירדן", השוכן לחופו של אגם החולה הקדום

 

בפרק זמן זה של תקופת הקרח התרחשו שני תהליכים מרכזיים בהיסטוריה העולמית: מעבר מקבוצות של נוודים ליושבי קבע על רקע שינויי אקלים דרמתיים. פרופ' שרון, מנהל החפירות באתר מדרגות הירדן, מסביר: "בחקר הפרהיסטוריה מכונה תקופה זו התקופה האפיפליאוליתית. בראשיתה של התקופה היו מאורגנים האנשים בחבורות קטנות של ציידים לקטים הנודדים במרחב. ואז, סביב 15 אלף שנים לפני זמננו, אנו עדים לשינוי משמעותי באורחות החיים: הופעת ישיבת הקבע בכפרים ותהליכים דרמטיים נוספים המגיעים לשיאם בתקופה הבאה – הניאוליתית, שבה מתרחש השינוי המשמעותי ביותר בהיסטוריה האנושית – המעבר לאורך חיים חקלאי שעיצב את העולם כפי שאנו מכירים אותו היום".

 

ד"ר לנגוט, ארכאו-בוטנאית המתמחה בזיהוי שרידי צמחים, מתייחסת לתהליך הדרמטי השני בתקופה המדוברת - השינויים האקלימיים שהתרחשו באזורנו. "אומנם בשיאה של תקופת הקרח האחרונה, לפני כ-20 אלף שנה, ארץ ישראל לא הייתה מכוסה במעטה קרחוני כפי שקרה באזורים אחרים בעולם, אולם התקיימו בה תנאי אקלים שונים מהתנאים היום, שמאפייניהם המדויקים לא היו נהירים עד למחקר זה. המודל האקלימי שבנינו על סמך שיחזור בתנודות השתרעות מיני הצמחים מצביע כי עיקר השינוי האקלימי באזורינו התבטא בירידת טמפרטורה (עד 5 מעלות צלזיוס פחות מימינו), בעוד שכמויות המשקעים היו דומות להיום (פחותות ב-50 מ"מ לערך מן הממוצע השנתי).

 

ד"ר דפנה לנגוט

 

יודע חקלאי פיקח

ד"ר לנגוט מסבירה שבהמשך התקופה האפיפליאוליתית, כעבור 5,000 שנים (כ-15 אלף שנים לפני זמננו), ניכרת במודל השתפרות משמעותית בתנאי האקלים. עליה בשכיחותם של מיני עצים חובבי חום (כמו הזית, האלון המצוי והאלה) מורים על עליה בטמפרטורה ובכמות המשקעים.

 

בתקופה זו מופיעים באזורינו ראשוני האתרים השייכים לתרבות הנטופית ויתכן מאוד כי האקלים הנוח סייע להתפתחותה ושגשוגה של תרבות זו, בה מופיעים לראשונה בזירה הגלובלית יישובי קבע, מבנים בנויי אבן, מתקנים לאחסון מזון ועוד. 

 

השלב הבא במחקר עוסק בסוף התקופה האפיפליאוליתית, לפני כ 12-11 אלף שנה, הידועה בשם  הדרייאס הצעיר (Younger Drayas). זו תקופה של חזרה לאקלים קר ויבש כמו בתקופת הקרח, הגורמת למעין משבר אקלימי בכל רחבי העולם. לטענת החוקרים, עד למחקר זה לא היה ברור האם היה ביטוי לתקופה זו באזורינו ובאיזו מידה.

 

מעט גשם, אבל לאורך כל השנה

לדברי החוקרים, הממצאים העולים מראים כי התקופה התאפיינה בחוסר יציבות אקלימית, בתנודתיות רבה ובירידה משמעותית בטמפרטורות. עם זאת, בשחזור המשקעים נצפתה תופעה מפתיעה: כמויות הגשם הממוצעות המשוחזרות היו פחותות מהיום רק במעט, אולם הם היו מפוזרים על פני כל השנה, כולל גשמי קיץ.

 

לטענתם, פיזור כזה סייע להתרחבותם ושגשוגם של מיני צמחים חד-שנתיים ועשבוניים. הלקטים שחיו בתקופה זו ניצבו כעת בפני מגוון נרחב וזמין של צמחים הניתנים לליקוט במשך כל השנה. מגוון זה איפשר להם היכרות מעמיקה עם הצמחים, רגע לפני ביותם. החוקרים סבורים כי ממצאים אלו תורמים להבנה חדשה של השינויים הסביבתיים ערב המעבר לחקלאות וביות בעלי החיים.

 

"מחקר זה תורם לא רק בהבנת הרקע הסביבתי לתהליכים הרי-גורל בהיסטוריה האנושית, כגון ראשית התיישבות הקבע והמעבר לחקלאות, אלא גם מספק מידע בנוגע להיסטוריה של צמחיית האזור ותגובתה לשינויי האקלים בעבר. אין ספק כי מידע זה עשוי לסייע בשימור מגוון המינים ובהערכות לאתגרי האקלים הנוכחיים והעתידיים", מסכמת ד"ר לנגוט.

 

שכבות של ידע נחשפות. מעבודת המחקר ב"מדרגות הירדן"

גור עטלף פירות ואמו (צילום: יובל ברקאי)

מחקר

18.11.2021
ממני תראה וכן תעשה

חוקרים באוניברסיטת תל אביב מצאו כי גורי עטלף פירות מאומצים מתנהגים כמו האם המאמצת

 

  • מוח
  • רפואה ומדעי החיים

מה משפיע על ההתנהגות שלנו כבוגרים? התורשה או הסביבה? ומה קורה אצל מי שגדלו וחונכו לא אצל הוריהם הביולוגיים? חוקרי עטלפים באוניברסיטת תל אביב ביצעו ניסוי של 'אימוץ מוצלב' - גורים של עטלפי פירות עירוניים שאומצו על ידי אימהות בנות הכפר, ולהפך - במטרה לבחון אם תכונת התעוזה, המאפיינת עטלפים עירוניים, היא גנטית או נרכשת. הממצאים העלו כי הגורים המאומצים מתנהגים כמו האימהות המאמצות, ולא כמו האימהות הביולוגיות: גורים שאומצו על ידי אם עירונית הם נועזים יותר, נוטים יותר לקחת סיכונים, ולומדים מהר יותר מאלה שנולדו בעיר אך אומצו על ידי אם שחיה בכפר.

 

האם אומץ הוא מולד או נרכש?

המחקר הוא הראשון מסוגו שנערך בעטלפים, וגם הפעם הראשונה ששאלת 'סביבה מול תורשה' נבחנת עבור תכונת התעוזה בבעלי חיים עירוניים. הוא בוצע בהובלת פרופ' יוסי יובל, ראש בית הספר סגול למדעי המוח, חבר בית הספר לזואולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז, ומוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט, יחד עם ד"ר לי הרתאן, נסים גונצ'יר, מיכל הנדל ואורית דש ממעבדתו של פרופ' יובל, ופרופ' ה. בובי פוקידיס מאוניברסיטת אריזונה.

 

"ביקשנו לבדוק אם התעוזה מועברת מהאם, נלמדת באמצעות ניסיונו של הפרט, או נובעת מהורשה גנטית. תוצאות המחקר מרמזות כי התכונה מועברת לגור בדרך כלשהי מהאם שמגדלת ומיניקה אותו - גם אם אינה אימו הביולוגית", חושף פרופ' יובל, מוביל המחקר, שפורסם לאחרונה בכתב העת BMC Biology.

 

מסבירה ד"ר הרתאן: "מרבית בעלי החיים אינם חיים בסביבה העירונית, אך מינים מסוימים דווקא משגשגים בה, ואנחנו מנסים להבין כיצד הם עושים זאת. עטלפי פירות הם דוגמה מצוינת למין שהסתגל היטב לסביבה העירונית שיצר האדם. מושבות משגשגות של עטלפי פירות קיימות בתל אביב ובערים אחרות, וזאת במקביל למושבות שממשיכות להתקיים באזורים פראיים. ידוע כי אחת התכונות המאפיינות בעלי חיים שמסתגלים לחיים בעיר היא תעוזה ונכונות לקחת סיכונים. במחקר שלנו ביקשנו לבחון בתנאי מעבדה אם התנהגות זו היא גנטית או נרכשת."

 

עטלף העיר ועטלף הכפר

החוקרים הביאו למעבדה 86 צמדי גור ואם של עטלפי פירות וחילקו אותם לשתי קבוצות: 61 צמדים מ-4 מושבות עירוניות, ו-25 צמדים מ-3 מושבות שנמצאות באזור כפרי. בסדרת ניסויים הם בחנו הבדלים התנהגותיים בין הקבוצות, עם דגש מיוחד על נטייתם של העטלפים לקחת סיכונים, או אם תרצו, עד כמה הם נועזים.

 

בניסוי מקדים הניחו החוקרים מזון בתוך התקן שדרש מהעטלפים הבוגרים לנחות ולהיכנס פנימה כדי להגיע לאוכל הנחשק. הם מצאו כי עטלפי העיר התמודדו עם האתגר מיד וללא קושי, בעוד שבני הכפר היססו בתחילה, ולמדו כיצד להגיע למזון רק כעבור כמה ימים. "הבדלים דומים התגלו בעבר במחקרים על ציפורים: נמצא שציפורים שחיות בעיר הן נועזות יותר מבנות מינן שחיות מחוץ לעיר. המחקר שלנו הוא הראשון שבחן סוגיה זו בעטלפים", אומר פרופ' יובל.

 

כעת ביקשו החוקרים לבדוק אם אותה תעוזה (או היעדרה), היא תכונה מולדת או שהיא נרכשת במסגרת ההסתגלות של העטלף לחיים בעיר. לצורך כך הם ערכו את אותו מבחן בדיוק לגורי העטלפים הצעירים שעדיין הוזנו על ידי אימותיהם ומעולם לא חיפשו מזון באופן עצמאי בסביבה שבה נולדו. החוקרים גילו כי בדומה להוריהם, הגורים העירוניים נועזים יותר ולומדים מהר יותר ממקביליהם בני הכפר. פרופ' יובל: "ממצאים אלה רמזו לכאורה כי תכונת התעוזה היא מולדת, וכי הגורים העירוניים יורשים אותה באופן גנטי מהוריהם. עם זאת, גור צעיר נחשף לאימו, ולכן החלטנו לבדוק אם הוא מושפע או לומד ממנה גם לאחר הלידה."

 

כשתהיה גדול תהיה אמיץ ונועז כמוני. אימא וגור עטלפי פירות (צילום: יובל ברקאי)

 

חיי האתגר של העיר הגדולה

כדי לבחון זאת ביצעו החוקרים 'אימוץ מוצלב': גורים שנולדו לאימהות עירוניות גודלו על ידי אימהות כפריות, ולהפך. "מצאנו שהגורים מתנהגים כמו האם המאמצת, ולא כמו האם הביולוגית", מסבירה ד"ר הרתאן וממשיכה "המשמעות היא שמדובר בתכונה נרכשת ולא מולדת, המועברת מהאם לגור בדרך כלשהי. אנחנו משערים כי ייתכן שהתכונה מועברת לגור באמצעות מרכיב כלשהו בחלב האם." בניסוי נוסף מצאו החוקרים כי רמת ההורמון קורטיזול גבוהה יותר בחלב של אימהות העירוניות בהשוואה לכפריות, אך עדיין לא ניתן לקבוע בוודאות כי זהו מנגנון ההעברה הבין-דורי.

 

"הסביבה העירונית מציבה בפני בעלי חיים יותר אתגרים ומגוון רחב יותר של מצבים, ולכן עטלפים ובעלי חיים אחרים שבוחרים לחיות בעיר נדרשים לפתח תעוזה וכושר למידה גבוהים יותר" מסכם פרופ' יובל. "במחקר שלנו התמקדנו בגורי עלפים כדי לבחון אם ההתנהגות הנועזת היא תוצאה של גנטיקה, סביבה, או שילוב בין השתיים. לאור הממצאים אנחנו סבורים כי התכונה מועברת לגורים באמצעות מרכיב בחלב שהם יונקים מהאם בשלבי ההתפתחות הראשוניים". וד"ר הרתאן מוסיפה: "אנחנו סבורים כי הבנה עמוקה של הצרכים וההתנהגות של בעלי חיים עירוניים תסייע בעתיד לשמור עליהם ולהתאים את הפיתוח העירוני לצורכיהם".

מחקר

17.11.2021
הכוכבים הקניבלים

פיצוץ ענק בחלל שפך אור על תעלומה אסטרונומית

 

  • מדעים מדויקים

מחקר בינלאומי חדש בהשתתפות חוקרים מאוניברסיטת תל אביב והאוניברסיטה העברית אישש לראשונה את קיומה של  תופעת ה"קניבליזם הקוסמי הכפול" – תופעה נדירה שבה כוכב בולע עצם דחוס כגון חור שחור או כוכב נויטרונים, והעצם בתורו "זולל" את ליבת הכוכב. סופו של התהליך ההרסני בפיצוץ אדיר שבמרכזו נשאר ככל הנראה חור שחור. המחקר נערך בהשתתפותם של האסטרופיזיקאים הישראלים פרופ' אהוד נקר מבית הספר לפיזיקה ע"ש ריימונד ובברלי סאקלר, וד"ר אסף חרש ממכון רקח לפיזיקה באוניברסיטה העברית, כשלצדם מדענים מארצות הברית, יפן וקנדה.

 

פיצוץ כוכב במהירות של כ-5 מיליון קילומטר בשעה

ההוכחות התצפיתיות לקיומה של התופעה הגיעו משילוב של מידע ממספר טלסקופים. הראשון הוא "המערך הגדול מאוד" (Very Large Array), שהוא מצפה של טלסקופי רדיו הממוקם בניו מקסיקו. במהלך סריקות שבוצעו במצפה בקיץ 2017 הופיע אות רדיו חזק מאוד שנוצר בעקבות פיצוץ כוכב, או סופרנובה, המרוחק כ-500 מיליון שנות אור מכדור הארץ. "חשבנו שמדובר בפיצוץ מעניין אבל לא ידענו שזוהי רק ההתחלה של תעלומה רחבת היקף", אומר פרופ' נקר, ששימש התאורטיקן הראשי של המחקר. "המידע שהעמיתים שלנו ליקטו ממקורות תצפיתיים שונים, שכל אחד מהם מתבסס על תחום ספקטרלי אחר, עזר לנו לגבש את הבסיס התאורטי להבנת התופעה המרתקת הזאת".

 

צוות החוקרים ניתח את הנתונים וביצע תצפיות נוספות ב-VLA וכן בטלסקופ במצפה Keck שבהוואי, המבוסס על אור נראה. הטלסקופ במצפה Keck קלט שטף אור שהעיד על התנגשות בין חומר שהועף עקב פיצוץ הכוכב במהירות עצומה של כ-5 מיליון קילומטר בשעה (כחצי אחוז ממהירות האור), לחומר איטי הרבה יותר שנזרק מהמעטפת החיצונית של הכוכב כ-1000-100 שנה לפני הפיצוץ. ממהירות החומר שהועף בפיצוץ והמרחק ממרכז הפיצוץ למקום ההתנגשות הסיקו החוקרים שהפיצוץ אירע בערך ב-2014.

 

בהתאם לכך, בחיפוש בתצפיות עבר על האזור בשמים בו אירע הפיצוץ, איתר הצוות במידע שנשמר בטלסקופ MAXI היפני המוצב בתחנת החלל הבינלאומית, התפרצות קרני רנטגן חזקה ביותר שהתרחשה ב 2014. מההתאמה במקום ובזמן לפיצוץ שהתגלה בקרינת הרדיו הסיקו החוקרים שבסבירות גבוהה מאוד קרינת הרנטגן נפלטה במהלך פיצוץ הכוכב. ניתוח של קרינה זו העלה שמקורה חייב להיות סילון יחסותי (הנע במהירות הקרובה מאוד למהירות האור) של אנרגיה וחומר. המחקר פורסם לאחרונה בעיתון המדעי היוקרתי "Science".

 

נבלע בעודו בחיים

מאיסוף חלקי הפאזל יחדיו, החלה להצטייר התמונה הבאה: לפני זמן רב, זוג כוכבים נולדו כאשר הם מקיפים זה את זה במסלוליהם (זו תופעה נפוצה מאוד ביקום). הכוכב הכבד יותר מת ראשון בסופרנובה שאירעה לפני זמן רב מאוד והסתיימה ביצירתו של עצם דחוס מאוד – כוכב נויטרונים או חור שחור. לאחר מכן הכוכב הנותר התנפח, כפי שקורה לכל הכוכבים בערוב ימיהם ו"בלע" את הכוכב המת אל בין השכבות החיצוניות שלו כך שנוצרה "מעטפת משותפת" (Common Envelope).

 

כך, העצם הדחוס הקיף את ליבת הכוכב החי בעודו נע דרך המעטפת החיצונית שלו. לאינטראקציה בין הכוכב הדחוס למעטפת היו שתי תוצאות, הראשונה היא שהמעטפת נזרקה לחלל המקיף את שני הכוכבים והשנייה שהכוכב המת שקע עמוק יותר ויותר לעבר הליבה של הכוכב החי עד שלבסוף שקע למרכזה. בשלב זה החל העצם הקומפקטי לבלוע לתוכו חומר מליבת הכוכב החי. 

 

פרופ' נקר, שחוקר בין השאר סילונים יחסותיים מוסיף: "נדיר מאוד שכוכבים שמתפוצצים יוצרים סילוני אנרגיה במהלך הפיצוץ. אולם, אם חור שחור (או כוכב ניוטרונים), מוצא את דרכו לליבת כוכב חי - כוחות כבידה ואינטראקציות מגנטיות מורכבות, שמקורן בתהליך ה'זלילה', צפויים לשחרר סילוני אנרגיה אדירים ובמקביל לגרום לפיצוץ של הכוכב החי כסופרנובה. ככל הנראה זה מה שאירע במקרה הזה כאשר הסילונים פלטו את קרני הרנטגן שנצפו ב-2014 והתרסקותו של החומר, שהועף במהלך הפיצוץ במהירות שיא על המעטפת שנזרקה בשלב השקיעה של הכוכב המת לעבר ליבת הכוכב החי, הביא להיווצרותם של אות הרדיו שנצפה ב-2017 ב-VLA וכן של השטף הזוהר שנצפה במצפה Keck. התאמתם של הממצאים התצפיתיים לתאוריה זו, הביאה לפתרון התעלומה".

 

"ההשערה התאורטית שדברים כאלה קורים ככל הנראה במקום כלשהו ביקום הועלתה כבר לפני כעשור", מציין פרופ' נקר ומוסיף כי "בכל מקרה, זו הפעם הראשונה שיש לפנינו מראה עיניים. זו, כך נראה, תופעה אמיתית ומוחשית, על אף נדירותה. ההסבר התאורטי שנתנו עשוי להוות פתח להסבר של תופעות אחרות באסטרופיזיקה הקשורות בסופרנובות ובחורים שחורים". ד"ר אסף חרש מהאוניברסיטה העברית, אשר לקח חלק בניתוח תצפיות הרדיו, סיכם: "בשנים האחרונות, אנחנו מגלים עוד ועוד תופעות חדשות באמצעות פרוייקטים חדשניים בתחום אסטרונומיית הרדיו. אני צופה שטלסקופי רדיו יחשפו בשנים הקרובות עוד תופעות מרתקות, כמו זו האחרונה, הקשורות במוות של כוכבים, כוכבי ניטרונים וחורים שחורים״.

מחקר

16.11.2021
משקרים במצח נחושה? הטכנולוגיה הזאת תחשוף אתכם

פיתוח חדש יאפשר לחשוף "שקרנים" על ידי תנועות של שרירי הפנים

 

  • הנדסה וטכנולוגיה
  • ניהול ומשפט

שקרים אולי לא מאריכים לנו את האף, אבל הם כן גורמים להפעלת שרירי הפנים בצורה בלתי נשלטת. לראשונה בעולם, חוקרים מאוניברסיטת תל אביב הצליחו לזהות 73% מהשקרים לפי כיווצי שרירי הפנים בעת אמירת השקר. בנוסף, החוקרים הצליחו לזהות שתי קבוצות של "שקרנים": אלה שהשקר מקפיץ להם את שרירי הלחי ואלה שמשקרים מעל הגבות. לטענת החוקרים, למחקר החדש השלכות רבות לגבי זיהוי שקרים בכל תחומי החיים, כמו ביטחון ופשיעה למשל.

 

המחקר נערך על ידי צוות מומחים מאוניברסיטת תל אביב, בהובלת פרופ' יעל חנין מבית הספר להנדסת חשמל ופרופ' דינו לוי מהפקולטה לניהול ע"ש קולר, ובהשתתפות ד"ר אנסטסיה שוסטר, ד"ר לילך אינזלברג, ד"ר אורי אוסמי והדוקטורנטית ליז איזקסון. המחקר פורסם בכתב העת היוקרתי Brain and Behavior.

 

איך בכל זאת אפשר לזהות שקר?

"מחקרים רבים הראו שאי אפשר באמת לזהות שקר, וכל האנשים שטוענים שהם יודעים לזהות 'פוקר פייס' – משלים את עצמם", מסביר פרופ' לוי. "יש מומחים, למשל חוקרי משטרה, שמצליחים קצת יותר, אבל רק קצת. ואילו הטכנולוגיה הקיימת של גלאי אמת בעייתית עד כדי כך שהיא אפילו לא קבילה בבית המשפט. תמיד אפשר ללמוד לשלוט על הדופק ולהערים על המכונה. מכל זה נובע שצריך טכנולוגיה אמינה ומדויקת יותר לזיהוי שקרים. הנחת יסוד אחת במחקר היא ששרירי פנים מתעוותים כשאנו משקרים, אלא שעד כה האלקטרודות פשוט לא היו רגישות מספיק כדי למדוד את העיוותים הללו".

 

המחקר החדש התאפשר הודות לפיתוח חדשני ופורץ דרך מהמעבדה של פרופ' יעל חנין: מדבקות המודפסות על משטחים רכים ומכילות אלקטרודות מיוחדות, המאפשרות לנטר ולמדוד את פעילות השרירים והעצבים. לפיתוח, שכבר ממוסחר דרך חברת X-trodes, יישומים רבים כמו ניטור שינה מהבית, זיהוי מוקדם של מחלות עצביות ושיקום, אבל הפעם החוקרים מאוניברסיטת תל אביב החליטו להשתמש בו בכיוון אחר: זיהוי שקרים.

 

במסגרת הניסוי, החוקרים הדביקו את האלקטרודות המיוחדות על שתי קבוצות שרירי פנים: שרירי הלחי הסמוכים לשפתיים והשרירים שמעל הגבות. הנסיינים נתבקשו לשבת אחד מול השני, כשלראשם אוזניות, שהשמיעו את המילים "קו" או עץ". כאשר נסיין אחד שמע "קו" ואמר "עץ", או שמע "עץ" ואמר "קו", הוא שיקר כמובן – והיושב מולו היה צריך לנסות ולזהות השקר.

 

בשלב השני, הנסיינים התחלפו, והמנחש התבקש להגיד אמת או שקר. כצפוי, המשתתפים בניסוי לא הצליחו לזהות אם שיקרו להם במובהקות סטטיסטית, אולם האותות החשמליים מפניהם אפשרו לחוקרים להגיע לתוצאה חסרת תקדים של זיהוי השקר ב-73% מהמקרים.

 

אז איך אתם משקרים - עם הלחי או עם המצח?

"מדובר במחקר ראשוני, ולכן השקר עצמו היה פשוט", אומר פרופ' לוי. "לרוב, כשאנחנו משקרים אנחנו מספרים סיפור ארוך יותר מ'קו' ו'עץ', עם מרכיבים של אמת ומרכיבים של שקר. אבל היתרון המחקרי כאן הוא שאנחנו ידענו מה נאמר באוזניות, כלומר ידענו מתי נאמר שקר ומתי אמת, וכך אימנו את התוכנה באמצעות למידת מכונה מתוחכמת לזהות שקרים לפי אותות ה-EMG באלקטרודות, והגענו לדיוק של 73% - לא מושלם, אבל טוב בהרבה מכל טכנולוגיה קיימת. תוצאה מעניינת אחרת הייתה שאנשים שונים משקרים באמצעות שרירים אחרים בפנים: חלק שיקרו עם שרירי הלחי וחלק עם השרירים שמעל הגבות".

 

לתוצאות הללו ייתכנו השלכות דרמטיות על היבטים רבים של חיינו, שכן המחקר הבסיסי לגבי הפיזיולוגיה של הפנים בעת אמירת השקר יכול לייתר את הצורך באלקטרודות ולאמן תוכנות וידאו לזהות שקרים לפי תנועות השרירים עצמם. "בבנק, בחדר החקירות, בנמל התעופה או סתם בריאיון עבודה בזום, מצלמות ברזולוציה גבוהה שאומנו לזהות את תנועות שרירי הפנים ידעו לזהות מתי אנחנו דוברי אמת ומתי שקר", מסכם פרופ' לוי. "ברגע שנעבור את השלב הניסויי, נאמן את התוכנות ונייתר את הצורך באלקטרודות, היישומים רבים ומגוונים".

 

"מחקרים רבים הראו שאי אפשר באמת לזהות שקר, וכל האנשים שטוענים שהם יודעים לזהות 'פוקר פייס' – משלים את עצמם", מסביר פרופ' לוי. "יש מומחים, למשל חוקרי משטרה, שמצליחים קצת יותר, אבל רק קצת. ואילו הטכנולוגיה הקיימת של גלאי אמת בעייתית עד כדי כך שהיא אפילו לא קבילה בבית המשפט. תמיד אפשר ללמוד לשלוט על הדופק ולהערים על המכונה. מכל זה נובע שצריך טכנולוגיה אמינה ומדויקת יותר לזיהוי שקרים. הנחת יסוד אחת במחקר היא ששרירי פנים מתעוותים כשאנו משקרים, אלא שעד כה האלקטרודות פשוט לא היו רגישות מספיק כדי למדוד את העיוותים הללו".

 

מחקר

16.11.2021
לא משחק ילדים

התשלום האמיתי עבור משחקי המחשב הפופולריים והחינמיים הוא דאטה ונתונים ביומטריים על השחקנים

 

  • חברה

שיחקתם לאחרונה במשחקי מחשב המבוקשים שמוצעים בחינם? קחו בחשבון שנתתם במתנה לחברות שמפתחות אותם מידע אישי יקר. המשחקים הגדולים, שנקראים בתעשייה "משחקי AAA", מוצעים בחינם, אבל מרוויחים ממכירת מוצרים נלווים ומכריית מידע אישי על השחקניות והשחקנים. כך עולה ממחקר חדש שערכו ד"ר אלכס גקר מהחוג לתקשורת ע"ש דן בפקולטה למדעי החברה ע"ש גרשון גורדון, ואלכסנדר ברנווגה מאוניברסיטת אמסטרדם.

 

מחיר שקוף וגבוה

"אחד המושגים החשובים היום בעולמות המדיה והכלכלה נקרא 'הנכסה' (assetization)", מסביר ד"ר גקר. "בתהליך זה הופכים מוצרים שמשלמים עליהם פעם אחת לנכסים שאפשר להפיק מהם הכנסה מתמשכת, כמו שכר דירה. בילדותנו היינו קונים משחק מחשב בקופסה סגורה בקניון, או מורידים אותו מהאינטרנט, וזהו. המשחק היה שלנו. היום, חברות המשחקים הגדולות מציעות לנו את המשחק חינם אין כסף, כשהמודל העסקי שלהן הוא רווח מתמשך: המשחק הופך לפלטפורמה, כמו פייסבוק למשל, שמייצרת עוד ועוד רווח".

 

במסגרת המחקר החדש, שפורסם לאחרונה בכתב העת הנחשב Games and Culture, ערכו ד"ר גקר ותלמיד המחקר ברנווגה קריאה מדוקדקת בתנאי השימוש של שלושה משחקי מחשב פופולריים וחינמיים: פורטנייט, אייפקס לג'נדס וקול אוף דיוטי: וורזון. יחד עם תנאי השימוש המשפטיים, החוקרים בדקו והשוו את ממשקי המשתמש של שלושת המשחקים, ובפרט את ה"לאנצ'רים" שלהם, כלומר את מסכי הכניסה למשחק, שמאפשרים לשחקנים לקנות ציוד נוסף או להעצים את חוויית המשחק בכסף ממשי. ממצאיהם מצביעים על כך שלמשחקים החינמיים עלולים להיות מחירים שקופים וגבוהים מאוד.

 

מידע תמורת משחק

"הופתענו לגלות שבמקרים רבים שחקן שמוריד חינם את אחד המשחקים נדרש לחתום על הסכם שבו הוא מאפשר לחברה לאסוף עליו דאטה, כמו מיקום, דפוסי משחק ואפילו נתונים ביומטריים. כלומר, ייתכן שהמצלמה שהוא משתמש בה כדי לשחק אוספת עליו מידע כמו גיל, מוצא ומגדר", אומר ד"ר גקר. "הנתונים האלה נמכרים אחר כך לגורמים אחרים, בהתאם לתנאי השימוש עצמם, או שהם משמשים את חברת המשחקים למקסם את הרווח ממוצרים נלווים. בחלק מהמשחקים במחקר אפשר לשחק בלי לשלם, אבל נוצר פה לחץ חברתי, ממש כמו  כשילדים לא רוצים שחבריהם לכיתה יראו אותם ב'בגדים' זולים – כך הם משקיעים בבגדי הראווה של דמויות המשחק שלהם. למי להציע לקנות, מה ומתי – את זה החברה יודעת לפי הדאטה שהיא אוספת על השחקנים, בהסכמתם המלאה".

 

לדברי ד"ר גקר, המודל העסקי החדש של חברות המשחקים הגדולות בא לעיתים קרובות על חשבון השחקנים. "צריך להבין שהמשחקים האלה מלכתחילה מפותחים אחרת: הם לא מכוונים לחוויית משחק אופטימלית אלא לעידוד קנייה מתמשכת. האינטרס הכלכלי של חברת המשחקים הוא שהשחקנים ימשיכו לשחק, ירכשו הטבות שונות וימשיכו לשתף במידע אישי. לכן המשחקים עצמם מתמשכים ומעודדים חזרתיות, וזאת על חשבון חוויית המשחק ועל חשבון הפרטיות כמובן".

נגיף הקורונה בכלי דם

מחקר

04.11.2021
החמישייה הסודית

חוקרים הצליחו לזהות את חמשת חלבוני הנגיף שפוגעים בכלי הדם ועלולים להוביל להתקף לב או לשבץ

 

  • מוח
  • הנדסה וטכנולוגיה

כמעט שנתיים אחרי שהפכה למגפה עולמית שקטלה מיליוני בני אדם, עדיין לא נפתרה התעלומה אילו חלבונים בנגיף ה-SARA-CoV-19 אחראים לנזק החמור לכלי הדם, שעשוי אף להוביל להתקף לב או לשבץ. כעת, צוות מומחים בהובלת אוניברסיטת תל אביב הצליח לזהות לראשונה חמישה מתוך 29 החלבונים המרכיבים את הנגיף שאחראים לפגיעה בכלי הדם. החוקרים מקווים כי זיהוי החלבונים יסייע בפיתוח תרופות ייעודיות לקורונה ויביא להפחתת הפגיעה בכלי הדם.

 

נגיף פשוט אבל קטלני

נגיף הקורונה החדש הוא נגיף פשוט יחסית. הוא מורכב בסך הכול מ-29 חלבונים שונים (לעומת עשרות אלפי חלבונים שמייצר גוף האדם). החוקרים השתמשו ב-RNA של כל אחד מחלבוני הקורונה ובדקו את התגובה שנוצרת כאשר מחדירים את רצפי ה-RNA השונים לתאים אנושיים של כלי דם במעבדה, וכך הצליחו לזהות חמישה חלבוני קורונה שפוגעים בכלי הדם.

 

המחקר נערך בהובלת קבוצות המחקר של ד"ר בן מעוז מהמחלקה להנדסה ביו רפואית בפקולטה להנדסה ע"ש איבי ואלדר פליישמן ובית הספר סגול למדעי המוח, פרופ' אורי אשרי מבית הספר סגול למדעי המוח והפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז, פרופ' רודד שרן מבית הספר למדעי המחשב ע"ש בלווטניק. במחקר השתתפו גם פרופ' יעקב נחמיאס מהמכון למדעי החיים באוניברסיטה העברית והחוקרים ד״ר רוסאנה ראוטי, ד״ר יעל ברדוגו והדוקטורנט מיישר שחוח מאוניברסיטת תל אביב. תוצאות המחקר החדש התפרסמו בכתב העת eLife.

 

מצינורות אטומים לרשתות חדירות

"אנחנו רואים שכיחות גבוהה מאוד של מחלות כלי דם וקרישת דם, דוגמת שבץ והתקף לב, בקרב חולי קורונה", מסביר ד"ר בן מעוז. "אנחנו רגילים לחשוב על קורונה כעל מחלה נשימתית בעיקרה, אבל האמת היא שחולי קורונה נמצאים בסיכון מוגבר עד פי שלושה לעבור שבץ או התקף לב למשל. כל העדויות מראות שהנגיף פוגע קשות בכלי הדם או בתאי האנדותל העוטפים את כלי הדם. אלא שעד היום התייחסו לנגיף כולו כאל מקשה אחת. אנחנו רצינו לגלות אילו חלבונים בתוך הנגיף אחראים לנזק הזה".

 

"כשנגיף הקורונה חודר לגוף, הוא מתחיל לייצר 29 חלבונים, נוצר נגיף חדש, הוא מייצר 29 חלבונים חדשים וכך הלאה", מסביר ד"ר מעוז. "בתהליך הזה, כלי הדם שלנו הופכים מצינורות אטומים למעין רשתות או חתיכות בד חדירות, ובמקביל חלה הגברה בקרישת הדם. אנחנו בדקנו ביסודיות את ההשפעה של כל אחד מ-29 החלבונים שהנגיף מבטא, והצלחנו לראשונה לזהות חמישה חלבונים ספציפיים שמחוללים את הנזק הגדול ביותר לתאי האנדותל ומכאן גם ליציבות ולתפקוד כלי הדם. בנוסף, השתמשנו במודל חישובי שפותח על ידי פרופ' שרן, המאפשר לשער ולזהות אילו מחלבוני הקורונה הם בעלי ההשפעה הגדולה ביותר על רקמות נוספות פרק לכלי הדם, וזאת מבלי שראינו אותם ב'פעולה' במעבדה".

 

לדברי ד"ר מעוז, לזיהוי החלבונים עשויות להיות השלכות משמעותיות במאבק במחלה. "המחקר שלנו יכול לסייע במציאת מטרות לתרופה שתשמש לעצירת פעילותו של הנגיף, או לפחות למזעור הנזק בכלי הדם".

 

מחקר

27.10.2021
איך צמחים מתמודדים עם המחסור הגובר במים?

נחשפה פעילות חלבונים האחראים על התהליכים שבהם נעזרים הצמחים כדי להתמודד עם תנאי יובש

 

  • רפואה ומדעי החיים

מסתבר שלא רק האנושות חייבת לעשות שינויים מהירים כדי להתמודד עם משבר האקלים. גם צמחים, שעד כה גדלו בסביבה עשירה במים, נאלצים להתמודד עם מצבי קיצון, שמתאפיינים במחסור חמור במים ובלחות. איך הם עושים את זה? חוקרים באוניברסיטת תל אביב חשפו מנגנון מרכזי בצמחים, שמסייע להם להתמודד עם תנאי יובש. מדובר בחלבונים המניעים ומווסתים מולקולת סיגנל קטנה, שמבקרת שני תהליכים חיוניים: סגירת הפיוניות בעלים כדי למנוע אובדן מים וצמיחת מערך מסועף של שורשים צדדיים שקולטים מים מהאדמה. לדברי החוקרים, הבנת מנגנוני התגובה של צמחים לסביבה המשתנה עשוי לתרום תרומה משמעותית לחקלאות בעידן של שינויי אקלים, ובכך לשפר את ביטחון המזון בעולם.

 

סוגרים את הפיוניות

את המחקר הבינלאומי, שנמשך 6 שנים וכלל שלבים רבים, הובילו ד"ר יוצין ג'אנג ופרופ' אילון שני מבית הספר למדעי הצמח ואבטחת מזון בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז, והשתתפו בו חוקרים ממכון ויצמן, משווייץ, מגרמניה, מארה"ב ומדנמרק.

 

"ההבנה של תגובת הצמחים לסביבתם המשתנה חשובה מאוד בעידן של שינויי אקלים מהירים, ויש לה משמעות רבה עבור גידולים חקלאיים המזינים את האנושות", אומר פרופ' שני. "כבר זמן רב ידוע כי אחת מתגובות הצמח למחסור במים היא סגירת הפיוניות – פתחים קטנים בעלים שמאפשרים מגע עם הסביבה. כשהפיוניות פתוחות גוברת הכניסה והיציאה של גזים, תהליך הפוטוסינתזה מואץ, והצמח מייצר אנרגיה, גדל ומניב פירות. אך כשהצמח מבקש לשמור על מעט המים העומדים לרשותו, הוא סוגר את הפיוניות ומקטין את תהליך אידוי המים דרך העלים. מדובר במנגנון רגיש ומהיר במיוחד, שבאמצעותו שומר הצמח על האיזון הנכון בכל רגע: הוא פותח או סוגר פיוניות תוך שניות עד דקות בתגובה לכל שינוי קטן בזמינות המים, בטמפרטורה, ובכמות האור".

 

לדברי החוקרים, כבר בשנות ה-60 של המאה הקודמת התברר כי אחד החומרים העיקריים במנגנון השליטה בפיוניות הוא הורמון צמחי הקרוי ABA - מולקולת סיגנל קטנה שמאותתת לפיוניות כי עליהן להיסגר. בנוכחות רמה גבוהה של ABA הפיוניות נסגרות, ולהפך: בהיעדרו הן נפתחות.

 

הסברה הרווחת במשך שנים הייתה שה-ABA נוצר בשורשים בתגובה ליובש באדמה, ואז מטפס במעלה הגבעול אל העלים כדי לסגור את הפיוניות. במחקר הנוכחי בחנו החוקרים את ההשערה הזאת, ומצאו כי המציאות מורכבת הרבה יותר. המאמר פורסם בכתב העת Science Advances.

 

'מחסן' של מולקולות סיגנל בעלים

"לצורך המחקר נעזרנו בצמח המודל ארבידופסיס (תודרנית לבנה), והשתמשנו במגוון רחב של טכניקות מתקדמות מתחום הגנטיקה המולקולרית: יצירת מוטציות בעריכה גנטית, הפעלה והשתקה של גנים המעורבים בתהליך בתאים ספציפיים, אפיונים פיזיולוגיים עם מכשור מתקדם ואף מבחני הובלה של ABA בביציות של צפרדעים. כמו כן נעזרנו בשילוב של מיקרוסקופים משוכללים עם שיטות כימיות וגנטיות שונות לסימון פלואורסנטי כדי לאתר בצמח את מיקומם המדויק של מולקולת ABA והחלבונים המעורבים", מסביר פרופ' שני.

 

הממצאים הפתיעו את החוקרים. הם גילו כי מולקולת הסיגנל ABA נאגרת במצב 'רדום' בעלים עצמם, בתאים הקרויים תאי מזופיל, שממלאים תפקיד מרכזי בתהליך הפוטוסינתזה. אגירה זו מתבצעת באופן אקטיבי על ידי שני חלבונים נשאים (טרנספורטרים), שלא היו מוכרים עד כה, ABCG17 ו-ABCG18, האחראים על העברת ה-ABA שמחוץ לתא, דרך ממברנת התא, אל תוך תאי המזופיל. כאן עובר ה-ABA למצב לא פעיל על ידי קשירה למולקולת סוכר, ונאגר לאורך זמן.

 

תגובה מהירה לתנאים משתנים

כדי לבחון את תפקידם של שני החלבונים החדשים יצרו החוקרים מוטציות שונות בגנים שמייצרים אותם, וביצעו מגוון ניסויים נוספים שהשפיעו על פעילות החלבונים בזמן ובמרחב. הם מצאו כי שינויים בייצור החלבונים ובפעילותם גורמים לתנודות בהעברת ובאגירת מולקולות ה-ABA בצמח, וכי בהיעדר החלבונים נותר ה-ABA חופשי, מגיע בריכוזים גבוהים לפיוניות ומעודד את סגירתן. לדברי החוקרים, מנגנון זה מאפשר לצמחים להגיב במהירות לתנאי הסביבה המשתנים. באופן ספציפי, כאשר הצמח חש עקת יובש יורדות הכמות והפעילות של שני החלבונים, ה-ABA 'מתעורר מתרדמתו', והפיוניות נסגרות בתוך זמן קצר.

 

עוד מצאו החוקרים כי התנועה ארוכת הטווח של הורמון ה-ABA בצמח הפוכה מכפי שסברו עד כה: באמצעות מערכת צרורות ההובלה, המקבילה למערכת הדם שלנו, נע ה-ABA מרחק גדול - דווקא מהעלים לשורשים, ולא להפך. תנועה זו מבוקרת אף היא על ידי אותם חלבונים נשאים, ABCG17 ו-ABCG18: ירידה בפעילותם של שני החלבונים בעלה גורמת לירידה באגירת ABA בתאי המזופיל במצב 'רדום', וה-ABA החופשי נע בכיוון השורש. הצטברות ABA בשורש מבקרת התפתחות של שורשים צדדיים, שקולטים עוד מים מהאדמה.

 

"במחקר זה הוספנו נדבך חשוב להבנת המנגנון שבאמצעותו מתמודד הצמח עם תנאים משתנים כמו מחסור במים. לראשונה גילינו מנגנון בקרה שבאמצעותו אוגר הצמח מולקולות סיגנל ב'מחסן', ומשחרר אותן בתנאים הרצויים. תגלית זו עשויה לתרום תרומה משמעותית לחקלאות בעידן של שינויי אקלים מהירים, ובכך לשפר את ביטחון המזון בעולם. במחקרי המשך אנו בוחנים כעת מנגנונים דומים בשני גידולים חקלאיים חשובים: עגבנייה ואורז", מסכם פרופ' שני.

 

מחקר

14.10.2021
מה מאיים על חיות הלילה?

מחקר שנערך על צרצרים מגלה כי זיהום האור מוציא אותם מסנכרון, פוגע ביכולת הרבייה שלהן ומאיים על המשך קיומם

 

  • רפואה ומדעי החיים

מי שמטייל בשעות הערב בחוץ בוודאי שמע לא פעם מסבך השיחים או מחלקת הדשא הקרובה את קולות הצרצור שמשמיע הצרצר הזכר לנקבות, כדי שיבואו ולהזדווג אתו. אם תהיתם למה לפעמים הצרצר שוכח "לכבות את המתג" ולהמשיך לעשות זאת גם בשעות היום - יש לכך הסבר. מחקר משותף של אוניברסיטת תל אביב והאוניברסיטה הפתוחה גילה כי חשיפת צרצרים זכרים לתאורה בשעות החשיכה עלולה לשבש את מחזור הפעילות שלהם. לדברי החוקרים, השיבוש עלול לפגוע ברבייה ואף לסכן את קיומו של המין כולו.

 

אור מלאכותי מקצר חיים

המחקר נערך בהובלת פרופ' אמיר אילי וקרן לוי מבית הספר לזואולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז ומוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט, ופרופ' ענת ברנע מהמחלקה למדעי הטבע והחיים באוניברסיטה הפתוחה. כמו כן במחקר השתתפו במחקר יואב ויגרצין ממעבדתו של פרופ' אילי ורוני עפרוני מאוניברסיטת תל אביב.

 

"בפרק א' של ספר בראשית כתוב: ' וַיֹּאמֶר אֱלֹהִים, יְהִי אוֹר; וַיְהִי-אוֹר... וַיַּבְדֵּל אֱלֹהִים, בֵּין הָאוֹר וּבֵין הַחֹשֶׁךְ. וַיִּקְרָא אֱלֹהִים לָאוֹר יוֹם, וְלַחֹשֶׁךְ קָרָא לָיְלָה...'. ואכן, ההבחנה בין יום ללילה, בין אור לחושך, היא אחד מיסודות החיים על פני כדור הארץ. אך האדם, שהוא חיית יום בדרך כלל,  משבש את הסדר הטבעי: הוא מייצר תאורת לילה מלאכותית, שמגרשת את החושך ומאפשרת לו להמשיך בפעילות גם בלילה. נכון להיום, יותר מ-80% מבני האדם חיים תחת זיהום אור, והיקף התאורה המלאכותית בלילה עולה בכ-5% מדי שנה", מסבירה קרן לוי.

 

"לצערנו, לעתים קרובות התאורה הזאת משפיעה לרעה על הסביבה, ומשבשת התנהגויות טבעיות שהתפתחו לאורך מיליוני שנות אבולוציה. מחזורי השינה של יצורים רבים משתבשים, תוחלת החיים שלהם מתקצרת, והפעילות של בעלי חיים ליליים נפגעת. כך לדוגמה חיפושית הזבל שמנווטת על פי שביל החלב ברקיע, מאבדת את דרכה כשזיהום האור גובר, צבי ים הבוקעים מהביצה בחוף עושים דרכם אל המקום הבהיר ביותר בסביבה (שאמור להיות הים), ומגיעים לטיילת הסמוכה ועוד ועוד", היא מוסיפה.

 

כשצרצר יוצא מסנכרון

במחקר הנוכחי בחנו החוקרים את השפעת זיהום האור על צרצר השדה, חרק לילי שצרצורו נשמע היטב בעונה זו ברחבי הארץ, כאשר זכרים בוגרים קוראים לנקבות לבוא ולהזדווג עמם. במסגרת המחקר החוקרים עקבו אחרי עשרות צרצרים משלב הביצה ועד בגרות בארבע קבוצות שנחשפו לתנאי תאורה שונים.

 

החוקרים מצאו שצרצרים שחוו 12 שעות חשיכה ו-12 שעות אור התנהגו בצורה מחזורית מסודרת: 87% מהם החלו לצרצר עם כיבוי האור, וכשעלה 'הבוקר' חדלו לצרצר ו-100% מהם החלו בפעילות יומית רגילה. לעומתם, צרצרים שחוו תאורה חלקית בשעות החשיכה, איבדו את הסנכרון הטבעי: 80% מהם פיתחו מקצב פנימי פרטי משלהם ו-5% איבדו את המקצב לגמרי. לבסוף, אף אחד מהצרצרים שחיו באור 24/7 לא פיתח מקצב טבעי של פעילות: 71% מהם פיתחו מחזור פנימי משובש, ו-29% איבדו לחלוטין את המקצב וצרצרו ו/או שוטטו לסירוגין ללא כל סדר וארגון.  בנוסף, הסנכרון בין שתי ההתנהגויות, הצרצור והתנועה, של  כל פרט בפני עצמו, השתבש אף הוא. רמת הסנכרון של הצרצור עם הסביבה נפלה מיידית, בעוד שסנכרון התנועה עם תנאי הסביבה ירד באופן הדרגתי. המאמר פורסם בכתב העת-Proceedings of the Royal Society: B  וזכה לאזכור גם ב-Nature.

 

כבו את האור ותנו לצרצר לחיות

 

לצמצם את זיהום האור כדי להציל את חיות הלילה

"בטבע יש לצרצרים מחזור פעילות קבוע ומסודר. התנהגות של צרצור, כלומר תקשורת עם נקבות, מתקיימת במשך הלילה ונפסקת בשעות היום. אנחנו חשפנו את הצרצרים לתנאים מגוונים של תאורה וחשיכה, ובדקנו את ההשפעה על שתי התנהגויות - צרצור ותנועה בשטח. עבור כל צרצר וכל התנהגות חישבנו את מקצבי הפעילות", מסביר פרופ' אילי.

 

"המחקר שלנו הראה כי צרצרים שמחזור האור והחושך שלהם מופר מתנהגים כמו בני נוער בחופשה: פעילים או ישנים על פי שעון פנימי משלהם, או ללא כל סדר. למעשה, בהשפעת זיהום האור שיוצר האדם, מאבדים הצרצרים את הקשר שלהם לסביבה הטבעית. שיבוש זמני הצרצור, שמהווה תקשורת בין הזכר לנקבה לצורך רבייה, עלול במצבים קיצוניים לסכן את קיומה של האוכלוסייה ואפילו של המין כולו", אומרת קרן לוי בדאגה ומסכמת "הממצאים שלנו מתווספים למחקרים רבים מכל העולם שמוכיחים את הנזק החמור שגורם זיהום האור לבעלי החיים ולצמחים בטבע. אנו קוראים לכל אחת ואחד מכם להתחשב בסביבה, לכבות או לפחות להחליש אורות שאינם חיוניים ברחוב, בעבודה, ברכב, בבית ובגינה הפרטית, ולאפשר דו-קיום לילי עם היצורים שחיים סביבנו."

מחקר

06.10.2021
סודות של ציפורים, בינה מלאכותית, חקלאות ירוקה ושלום במזרח התיכון

מעקב אחר מאות ציפורים באמצעות GPS שופך אור על תהליכים טבעיים ומאפשר התערבות חכמה לטובת האקולוגיה

 

  • מדעים מדויקים
  • רפואה ומדעי החיים

ציפורים הן בעלי חיים מרתקים, שיכולים לספק לנו מידע רב אודות הטבע והסביבה והשינויים שחלים בו. אבל הן גם ביישניות מאוד, וכל חוקר ציפורים מנוסה יודע שתצפיות בשטח מספקות מידע חלקי בלבד. איך אפשר להתגבר על המשימה המורכבת? בפרויקט ייחודי מסוגו שמתקיים בישראל, בהובלת ד"ר אור שפיגל מבית הספר לזואולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז, ופרופ' אסף שוורץ מהטכניון, עוקבים החוקרים במקביל אחר מאות עופות ממינים שונים באמצעות GPS - התקן מעקב זעיר שמוצמד לגב העוף. מערכת המעקב החדשה, ATLAS, שמותקנת בעמק חרוד ועמק המעיינות, מספקת לחוקרים כמות עצומה של נתונים, שאותם הם מנתחים בעזרת טכנולוגיות בינה מלאכותית, בלמידת מכונה ובשיטות חדישות של ביג דאטה. ומה הם גילו עד כה? שבולבולים לא אוהבים לעוף בשדות, שיש שחרורים שחומקים בלילות לממלכת ירדן, שאפשר לעזור לחקלאות במזרח התיכון ואפילו לקרב בין עמים בזכות עידוד התרבות התנשמות ויש עוד כמה סודות שייחשפו בהמשך.

 

"לעקוב אחר בעלי חיים קטנים ברזולוציות חסרות תקדים"

מערכת אטלס היא פיתוח ייחודי של פרופ' סיון טולדו מבית הספר למדעי המחשב ע"ש בלווטניק, ושל פרופ' רן נתן מהאוניברסיטה העברית וראש מרכז מינרווה לחקר התנועה. המערכת עובדת על ידי הצמדת משדר זעיר לגב העוף. אורך החיים של סוללת המשדר נע בין שבועיים למינים הקטנים ועד יותר משנה למינים גדולים כמו תנשמת. אחד היתרונות הטכנולוגיים החשובים של מערכת אטלס היא האפשרות להצמיד משדרים קטנים וזולים במיוחד לעופות ובעלי חיים אחרים.

 

"המערכת החדשנית מאפשרת למעשה לעקוב אחר בעלי חיים קטנים ברזולוציות חסרות תקדים. פתאום רואים את הפרטים, זה כמו להרכיב משקפיים בפעם הראשונה", מספר בהתרגשות ד"ר שפיגל. "זו חוויה אדירה, אנחנו עוקבים במקביל אחר מינים מגוונים כמו תנשמות, סיקסקים, בזים, נקרים, בולבולים, עורבנים, שלדגים ועוד". המחקר הוצג לאחרונה במסגרת הכנס הראשון של יוזמת AI4Good המשותפת לאוניברסיטת תל אביב ולגוגל, שהוקדש לתרומה האפשרית של בינה מלאכותית לחקר ולשימור הסביבה.

 

לשפר מסדרונות אקולוגיים

לדבריו של ד"ר שפיגל, ככלל, ניתן להצמיד משדר של עד 4% ממשקל הציפור, כדי שלא להכביד על מעופה. כלומר, אם הציפור שוקלת 100 גרם – המשדר שלה שוקל ארבעה גרם בלבד. "היתרון של ה-GPS הוא אדיר. אם פעם היה אפשר להוציא מעט נקודות למשדר של ארבעה גרם - במערכת GPS אפשר להוציא מאות נקודות, ומערכת אטלס מאפשרת לנו להוציא מאות אלפי נקודות תנועה ממשדר של ארבעה גרם. כמובן שמאות אלפי נקודות כפול 150 פרטים זה המון מידע מאוד רלוונטי", הוא אומר.

 

במערכת אטלס משתמשים מדעניות ומדענים רבים, החוקרים היבטים זואולוגיים ואקולוגיים שונים כדי לאפיין את המסדרון האקולוגי של עמק חרוד. "המסדרון האקולוגי מאפשר לאוכלוסייה לשמור על רציפות, אחרת תהיינה שתי אוכלוסיות המופרדות זו מזו על ידי מחסומים כגון ישובים ותשתיות, והן יהיו פגיעות יותר להכחדה", מסביר ד"ר שפיגל. "עד כה השתמשו במצלמות כדי לראות אם הצבי למשל משתמש במסדרון או לא. מערכת אטלס מעניקה לנו רזולוציה גבוהה הרבה יותר. אנחנו מניחים שכל בעלי החיים יכולים לעבור דרך המסדרון, אבל הנה לדוגמא, גילינו עכשיו שבולבולים נמנעים משדות. ברמת התכנון הנופי, צריך רק להוסיף שישה מטרים של צמחייה טבעית בשולי השדות, וכך נאפשר גם לציפורים כמו הבולבול להשתמש בפרוזדור ביעילות, מבלי לחצות את השדות. הטבע ירוויח והחקלאי לא יפסיד הרבה שטח ויקבל פיצוי מהרשויות. כל ציפור והדרישות שלה".

 

לא אוהב לעבור בשדות. בולבול צהוב שת

 

בינה מלאכותית, תנשמות וחקלאות ירוקה

אחד הפרויקטים המעניינים ביותר שמשתמשים במערכת אטלס הוא פרויקט התנשמות של הדוקטורנט שלמה קאין, בהנחיית ד"ר שפיגל ופרופ' אמירטוס יוסי לשם, מהמחלקה לזואולוגיה באוניברסיטת תל אביב ומייסד המרכז הבינלאומי לחקר נדידות הציפורים. תנשמת היא ציפור גדולה יחסית, במשקל כ-400 גרם, שניזונה בעיקר מנברנים (מין עכבר המזיק לשדות חקלאיים), וממכרסמים אחרים. הרעיון מאחורי הפרויקט הוא לעודד את שגשוג אוכלוסיית התנשמות כתחליף טבעי לחומרי הדברה כימיים שנועדו להרחיק נברנים, שעולים לחקלאים הרבה מאוד כסף ושבסופו של דבר מחלחלים גם לקרקע ולמי השתייה של כולנו, ופוגעים בחיות הבר, בציפורים נודדות ובאדם.

 

"החל משנת 2002 אנחנו עובדים עם חקלאים פלסטינים וירדנים בפרויקט שנקרא 'ציפורים לא יודעות גבולות', וב-2008 הפרויקט הפך לפרויקט לאומי", אומר פרופ' לשם. "כל תנשמת מגדלת בין 5 ל-12 גוזלים, אבל לשם כך היא צריכה תיבת קינון. אנחנו מספקים לה את התנאים לקנן בשטחים חקלאיים באמצעות הנחת תיבה המתאימה לתנשמת, ובאמת איפה שיש תיבה כזאת החקלאים מפסיקים להשתמש בחומרי הדברה. מערכת אטלס מספקת לנו מידע על תנועת התנשמות, כדי שנדע איפה להניח את התיבות, ובינתיים יש לנו כ-5,000 תיבות בישראל, ברשות הפלסטינית ובירדן. התנשמות האלה מחברות בין העמים, בין מוסלמים ליהודים, כי הן באמת לא יודעות גבולות, ומתוך כ-70 תנשמות שמשדרות - 7 כבר עפו לירדן".

 

מתייר בירדן בלילות

שלא כמו התנשמת, שידוע כי היא מגיעה למרחקים ארוכים, מחוץ לעונת הנדידה שלהן ציפורי שיר משוטטות על פני מרחב מצומצם בהרבה. חידוש מפתיע ומרגש הגיע במסגרת פרויקט של הדוקטורנטית מיכל הנדל, בשיתוף פעולה של אוניברסיטת תל אביב והטכניון והצפר יוחאי וסרלאוף. בתחילת חודש יוני השנה הם הצמידו משדר לציפור שיר ממין שחרור. אחרי מספר שבועות בהן שהה השחרור שהה בפרדס ובמטעי השקד של קיבוץ עין חרוד מאוחד, באישון לילה הוא החליט לעוף לממלכת ירדן, שם המערכת ממשיכה לעקוב אחר תנועתו בציפייה דרוכה. זאת אחת הפעמים הראשונות שציפור שיר יציבה תועדה כשהיא עפה קילומטרים רבים וחוצה גבול בינלאומי בישראל.

 

מחפש ריגושים בלילות. שחרור זכר

פרופ' ענבל בן-עמי ברטל וצוות המחקר שלה

מחקר

04.10.2021
מה עובר לנו בראש כשאנחנו מעניקים עזרה?

מחקר חדש חושף את הבסיס הביולוגי של האמפתיה

 

  • מדעים מדויקים

האם יונקים, וחולדות בפרט, מסוגלים לגלות אמפתיה אחד לשני, לנקוט בהתנהגות פרו-חברתית ולסייע לאחרים במצוקה? ד"ר ענבל בן-עמי ברטל מבית הספר לפסיכולוגיה ומבית הספר סגול למדעי המוח, ערכה סדרת מחקרים בנושא והגיעה לגילויים מפתיעים. למשל, שחולדות מפעילות את מערכת התגמול במוח בזמן שהן פועלות לעזרת חברה לכודה, אבל כשמדובר בחולדה זרה ומזן אחר - אותה מערכת לא עובדת, והחולדה נותרת ללא סיוע.

 

עזרה לזולת מתגמלת לא פחות מאכילת שוקולד

במחקר הראשון בסדרת המחקרים, מבחן התנהגות עוזרת בחולדות, שפיתחה ד"ר בן-עמי ברטל במהלך הדוקטורט שלה באוניברסיטת שיקאגו עם פרופ' פגי מייסון ופרופ' ג'אן דסטי, נבדקה הנכונות של חולדה לחלץ חברה במצוקה. במבחן זה, חולדה אחת לכודה במלכודת ואחרת יכולה לשחרר אותה על ידי פתיחת דלת המלכודת מבחוץ. כשחולדות לומדות לפתוח את המלכודת הן ממשיכות לעשות זאת במהירות ובעקביות בימים הבאים, גם אם אין מגע בין החולדות לאחר העזרה.

 

"גילינו שלעזור לחולדה השנייה מתגמל כמו לאכול שוקולד, אם לא יותר", מספרת ד"ר בן-עמי ברטל. "המחקר התפרסם בעיתון Science וקיבל חשיפה עצומה, לאור הטענה שהחולדות מונעות על ידי אמפתיה לחולדה הלכודה. כלומר, החולדה מגיבה למצוקה של החולדה הלכודה והיא רוצה לעזור לה כדי להסיר את גורם המצוקה. במחקרי המשך נמצא שהחולדות מראות עליה ברמת הלחץ בזמן המטלה, גם אצל החולדה הלכודה וגם החופשיה, ועזרה מורידה את הלחץ לשתיהן. עוד נמצא כי מתן חומרים נוגדי-חרדה מוריד את ההסתברות שהחולדות יעזרו, אולי כי הן לא חשות את המצוקה של החולדה הלכודה".

 

לא נחמדות לכל אחד

מאז יצאו עשרות מאמרים על אמפתיה בעכברים וחולדות, והיום יש הרבה יותר קבלה של הרעיון שחיות, במיוחד יונקים חברתיים, מרגישות ומשקפות את המצוקה של אחרים. הייחוד של המודל הזה הוא שהחולדות לא רק 'נדבקות' במצוקה של האחר, אלא גם מנסות, ולרוב מצליחות, לסייע לחולדה הלכודה להשתחרר.

 

"אבל אז נוסף 'טוויסט' לעלילה וגילינו שכמו אצל בני אדם, חולדות לא נחמדות סתם לכל אחד. במחקר עוקב נוסף שהתפרסם ב-eLife בשנת 2014, הראינו שחולדות מראות הטיה חברתית בהתנהגות פרו-חברתית, כלומר עוזרות לבני קבוצת השייכות שלהן ולא לחולדות מקבוצות אחרות, מזן אחר בעל פרווה שחורה. הסלקטיביות הזו של התנהגות פרו-חברתית אצל החולדות מזכירה מאד את ההטיה החברתית שרואים בבני-אדם, שנוטים לחוש אמפתיה ולעזור לבני קבוצת השייכות שלהם יותר מלקבוצות אחרות. בנימה מעודדת, מגורים משותפים של שבועיים עם חולדה מהזן השני גרמה לשינוי גורף במוטיבציה הפרו-חברתית, וחיות עזרו לא רק לבת זוגן לכלוב אלא אף לחיות זרות מהזן השני, לאחר היכרות עם חולדה אחרת", מסבירה ד"ר בן-עמי ברטל. 

 

חברות הכי טובות. ההתנהגות הפרו-חברתית אצל חולדות מזכירה את זו שקיימת אצל בני אדם

 

מה יותר חשוב – שייכות או אמפתיה?

הבדל התנהגותי זה העלה את השאלה מה שונה במוח של חולדות 'אמפתיות' לעומת חולדות שלא עוזרות. במחקר החדש, בדקה ד"ר בן-עמי ברטל את הבסיס המולקולרי של ההתנהגות הזו, בתוך התמקדות בפעילות המוחית בשני התנאים האלה.

 

ראשית, היא סימנה בעזרת סימון זרחני של נוירונים שהיו פעילים בזמן המטלה נוירונים, שהיו פעילים בזמן שחולדות היו בנוכחות חולדה לכודה מקבוצת השייכות שלהן, או מהזן השני, ונעשה ניתוח סטטיסטי וגרפי של הרשתות המוחיות הפועלות בכל תנאי. כמו כן, נעשו הקלטות של פעילות מוחית על ידי אות סידן שמשתחרר כשנוירונים פעילים.

 

בשתי הקבוצות, גם בקבוצה שלא עזרה, הופעלה מערכת מוחית שקשורה לעיבוד מצוקה של אחרים, כולל אזורי מוח דומים לאלו שפועלים בשעה שבני אדם חשים אמפתיה. אבל רק בחולדות שראו חולדה מהזן שלהן נצפתה התנהגות עוזרת והפעלה של מערכת התגמול, זוהי הרשת המוחית שמעוררת מוטיבציה לבצע דברים חשובים שתורמים להישרדות, כמו אוכל או בני זוג, בכך שהיא גורמת להם להרגיש טוב. 

 

"מחקר זה מראה שלמערכת התגמול תפקיד חשוב בהתנהגות עוזרת, ואם אנחנו רוצים להגביר את ההסתברות להתנהגות פרו-חברתית - יש לתגבר תחושת שייכות יותר מאשר אמפתיה. מחקר נוסף שנערך אצלנו עכשיו מנסה לבדוק מה קורה במוח של חולדות מהקבוצות השונות בשבועיים שהן גרות יחד ונהיות חברות, ואיך אפשר באמצעות גירוי מלאכותי של המוח לגרום לחולדות להיות אמפתיות למצוקה של חולדות מהזן השני", מסכמת ד"ר בן-עמי ברטל.

מחקר

04.10.2021
לשפוך אור על תורת הקוונטים

חוקרים גילו כיצד תורת הקוונטים משפיעה על תהליך פליטת האור

 

  • מדעים מדויקים

סדרת מחקרים חדשה בהובלת חוקרים של אוניברסיטת תל אביב, טכניון ו-MIT מגלה כי גלי האור הנפלטים מחלקיקים משנים חלק מתכונותיהם כתלות בתכונות הגליות של החלקיקים. או במילים אחרות: תורת הקוונטים משפיעה על תהליך פליטת האור. סדרת המחקרים נערכה בהובלת פרופ' עדי אריה, מופקד על הקתדרה לננו-פוטוניקה ע"ש מרקו ולוסי שאול באוניברסיטת תל אביב, ופרופ' עדו קמינר, חבר סגל בפקולטה לפקולטה להנדסת חשמל ומחשבים ע"ש ויטרבי וחבר במכון לננוטכנולוגיה ע"ש ראסל ברי (RBNI) ובמרכז הקוונטום ע"ש הלן דילר בטכניון.

 

לגעת בלב טכנולוגיות הצפנה ומחשוב קוונטיות

בסדרת המחקרים, הראו החוקרים כיצד גלי אור משתנים כתלות בתכונות הקוונטיות של החלקיקים הפולטים אותם, וכי ניתן לפרש את פליטת האור כהתממשות של תופעה קוונטית הנוגדת לגמרי את האינטואיציה שלנו: קריסת פונקציית הגל. החוקרים הראו גם קשר ישיר בין פליטת אור ובין שזירות קוונטית – התופעה העומדת בליבן של טכנולוגיות הצפנה ומחשוב קוונטיות.

 

החוקרים מסבירים: דמיינו כי אתם מתבוננים בגל מים הפוגע בשובר גלים ובו שני סדקים, כך שלאחריו נוצרים שני גלי מים חדשים הבוקעים משני סדקים אלו. אם נתבונן בצורתם, נראה מקומות שבהם הגלים גבוהים יותר – ומקומות שבהם הגלים נעשו נמוכים. תופעה זו נקראת התאבכות: שני הגלים מסתכמים יחדיו במקומות מסוימים ומבטלים זה את זה במקומות אחרים. כעת, דמיינו כי אתם מתבוננים בכדורי טניס הנזרקים לעבר קיר ובו שני סדקים. ברור כי חלק מהכדורים יעברו דרך הסדק הראשון וחלקם דרך הסדק השני. הכדורים לא "יסתכמו יחדיו" או "יבטלו" זה את זה, כמו שגלים עושים.

 

לעומת זאת, תורת הקוונטים, התיאוריה הפיזיקלית המתארת את התכונות של חלקיקים זעירים, גורסת כי חלקיקים אלה עשויים לעיתים להתנהג כגלים. אם נבצע את ניסוי "שני הסדקים" עם חלקיקים קוונטיים, נראה כי החלקיק הקוונטי מסוגל לעבור דרך שני הסדקים שבקיר בעת ובעונה אחת.

 

בניסוי נצפה בתבנית התאבכות המורכבת לסירוגין מפסים בהירים – עדות לפגיעת החלקיקים במסך – ופסים חשוכים המעידים על מיקומים שבהם החלקיקים לא פגעו. בהירותם של הפסים מאוד דומה לגובהם של גלי המים לאחר הפגיעה בשובר הגלים עם שני הסדקים. עם זאת, קיים הבדל מהותי בין גלי המים ובין גלי החלקיקים של תורת הקוונטים. אם נתבונן באחד הסדקים שבהם עבר החלקיק הקוונטי, תבנית הפסים על המסך תיעלם. עצם התצפית שלנו במיקום החלקיק באחד מהסדקים תגרום לו לעבור בוודאות דרך הסדק שבו התבוננו: פתאום החלקיק הקוונטי מתנהג כמו כדור הטניס. תופעה מוזרה זו נקראת "קריסת פונקציית הגל".

 

ההבדל בין הקלאסי לקוונטי

למרות ההתקדמות העצומה בהבנתנו את הפיזיקה הקוונטית, עדיין ייתכנו סתירות לכאורה בינה ובין הפיזיקה הקלאסית. למשל, בפיזיקה קלאסית ניתן למצוא את מסלולו ומהירותו של חלקיק הפולט אור, ולנבא מכך את אופיו של האור הנפלט ממנו. לעומת זאת, במכניקת הקוונטים אי אפשר למדוד את מיקומו ואת מהירותו של חלקיק קוונטי בעת ובעונה אחת (זהו עיקרון אי-הוודאות המפורסם של הייזנברג). כמו כן, לחלקיקים הקוונטיים תכונות גליות, והם משנים את תכונותיהם כאשר אנו "מתבוננים" בהם (קריסת פונקציית הגל).

 

סדרת המחקרים החדשה הראתה כיצד תכונות אלו של המכניקה הקוונטית משפיעות על האופן שבו חלקיקים פולטים אור. החוקרים הראו שתופעות רבות הקשורות לפליטת אור, שהוסברו באותו האופן ב-100 השנים האחרונות, יכולות להתנהג באופן שונה מאוד מהצפוי. זאת, עקב השפעת האופי הקוונטי של חלקיקי החומר על האור הנפלט מהם.

אוניברסיטת תל אביב עושה כל מאמץ לכבד זכויות יוצרים. אם בבעלותך זכויות יוצרים בתכנים שנמצאים פה ו/או השימוש
שנעשה בתכנים אלה לדעתך מפר זכויות, נא לפנות בהקדם לכתובת שכאן >>