יכולות לצרוך אלכוהול בצורה כרונית ובריכוזים גבוהים, כמעט ללא כל השפעה בריאותית או פגיעה במשך החיים
מחקרים
RESEARCH
מה מעניין אותך?
מחקר
- סביבה וטבע
- רפואה ומדעי החיים
יש מי שיאמר שמדובר ביכולת מבוזבזת: מחקר חדש של בית הספר לזואולוגיה ומוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט באוניברסיטת תל אביב חושף שהצרעה המזרחית (המכונה דבור), היא בעל החיים היחיד בטבע שמסוגל לצרוך אלכוהול בצורה כרונית ובריכוזים גבוהים, כמעט ללא כל השפעה בריאותית או פגיעה במשך החיים. צוות החוקרים: "מדובר בחיה מופלאה שאינה מראה סימני שיכרות או חולי גם בצריכת כמויות אדירה של אלכוהול".
"נדהמנו לראות את הקצב המהיר בו הצרעות מפרקות את האלכוהול"
המחקר נערך בהובלת הפוסט דוקטורט דר' סופיה בוצ'בטי מהמעבדה של פרופ' ערן לוין, מבית הספר לזואולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז ומוזיאון הטבע ע"ש שטנייהרדט באוניברסיטת תל אביב. המחקר פורסם בכתב העת Proceedings of the National Academy of Sciences USA.
אלכהול הינו תוצר נפוץ של פרוק סוכר על ידי שמרים וחיידקים בעולם הטבע, בעיקר בפירות בשלים ובצוף. אבל למרות שהוא מכיל אנרגיה רבה (כמעט פי שניים מסוכר), אלכוהול נחשב עבור רעיל לרב בעלי החיים וגם לנו כבני אדם, גם כשמדובר בשימוש חד פעמי, אך במיוחד בצריכה כרונית. בני האדם בייתו את שמר היין לפני כ- 10 אלפים שנה, ויחסית לבעלי חיים אחרים אנחנו מסוגלים ואוהבים לצרוך אלכוהול בכמות גבוהה יחסית. אבל כידוע לאלכוהול השפעה מאוד חזקה על ההתנהגות והקוגניציה באדם וכמובן על בריאות: שלל מחלות מיוחסות לצריכה של אלכוהול.
בעלי החיים המוכרים לנו כצרכני אלכוהול הם זבובי תסיסה, שמראים סימנים של הרעלה כבר בריכוזי אלכוהול נמוכים, ואילו חדפי עצים, מין יונק החי על עצים במזרח אסיה וניזון בפירות בשלים ועשירים באלכוהול, מראה סימנים של כבד שומני ותופעות נוספות המזכירות אלכוהליזם כאשר הוא צורך ריכוזים נמוכים של אלכוהול באופן רציף מספר ימים.
במחקר החדש צוות החוקרים בדק את היכולת של הצרעה המזרחית (המכונה דבור), לצרוך אלכוהול ולפרק אותו. "הצרעות מאחסנות שמרים באופן טבעי במערכת העיכול שלהן, שם הם מקבלים תנאים יחודיים להתפתחות ולרביה מינית בה נוצרים זנים חדשים של שמרים", מסבירה ד"ר בוצ'בטי ומרחיבה: "אחת הסברות היא שהשמרים מועברים אל הפירות בעזרת הצרעות ובעקיפין אפשר לומר שבזכותן יש לנו יין. במסגרת המחקר סימנו את האלכוהול שהצרעות צרכו באיזוטופ כבד של פחמן - האלכוהול מתפרק לפחמן דו-חמצני הנפלט בנשימה ועל ידי מדידת כמותו ניתן להעריך כמה מהר האלכוהול התפרק. הממצאים היו מפתיעים מאוד ונדהמנו לראות את הקצב המהיר בו הצרעות מפרקות את האלכוהול".
יצאו לדרינק. צרעות מזרחיות שותות מפרי התאנה
חיות על אלכוהול
בשלב הבא החוקרים ביקשו לבדוק האם הצרעות משתכרות? והאם צריכת אלכוהול מוגברת משפיעה על ההתנהגות שלהן, למשל ביהבטים של אגרסיביות או ביכולת בניית הקן? גם כאן, הממצאים היו מפתיעים. התברר שגם תחת צריכה של ריכוזי אלכוהול גבוהים (80% אלכוהול כמקור תזונה יחיד), לא ניכרה השפעה על ההתנהגות של הצרעות.
בשלב האחרון של המחקר, בדקו החוקרים האם האלכוהול בכלל משפיע על משך החיים ובריאות הצרעות וגם בבדיקה זו הם נדהמו לגלות שלא נמצאו כל הבדלים במשך החיים בין צרעות שצרכו אך ורק אלכוהול במשך כל ימי חייהן (שלושה חודשים) , לבין צרעות שצרכו מי סוכר.
"למיטב ידיעתנו, הצרעות הן בעל החיים היחיד בטבע המותאם לצריכת אלכוהול כדלק מטבולי. הן אינן מראות סימני שיכרות או חולי גם בצריכה כרונית של כמויות אדירות של אלכוהול, ומסלקות את האלכוהול מגופן במהירות. בבדיקה ביואינפורמטית של גנום הצרעות, שנעשתה על ידי פרופ' דורותיאה הושון, נמצא כי לצרעות מספר עותקים של הגן האחראי ליצור האנזים המפרק אלכוהול. ייתכן שהתאמה גנטית זו קשורה ליכולת המופלאה שלהן להתמודד עם אלכוהול. אנחנו מציעים שהקשר בין הצרעות לשמרים הוא עתיק, והוא זה שהביא להתפתחות התאמה זו. זאת ועוד, אומנם בזכות מחקר האלכוהול המפותח אנו יודעים היום ש-5.3% ממקרי המוות בעולם קשורים לצריכת אלכוהול, אבל לדעתנו בעקבות המחקר שלנו ניתן יהיה בעתיד להיעזר גם בצרעות כדי לפתח מודלים למחקר על אלכוהליזם ומטבוליזם של אלכוהול", מסכם פרופ' לוין.
מחקר
החוקרים גילו שהo גם מסוגלים לייצר במוחם מפה קולית של האזור
- סביבה וטבע
- רפואה ומדעי החיים
מחקר חדש של אוניברסיטת תל אביב ומוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט הוכיח לראשונה כי עטלפים מסוגלים לנווט בטבע על פני קילומטרים רבים רק באמצעות הסונר שלהם, ומבלי להיעזר בחושים אחרים. זהו המחקר הראשון שבודק את יכולות הניווט של העטלפים באמצעות הסונר שלא בתנאי מעבדה.
"כבר ידוע שעטלפים מצוידים בסונר טבעי, ששולח קדימה גלי קול שחוזרים אליהם מעצמים קרובים, וכך מסייע להם לנווט. עם זאת ידוע שבמהלך מעופם הם נעזרים גם בחוש הראייה", מסביר צוות המחקר. "מחקרים במעבדה הראו שעטלף מסוגל לנווט באמצעות הסונר בלבד בין ארבעה קירות. אך הסונר 'רואה' רק כ-10 מ' קדימה, ומה קורה בתנאים טבעיים, בשטח פתוח המשתרע על פני קילומטרים רבים? האם עטלפים יכולים לנווט לאורך קילומטרים עם סונר בלבד? במחקר זה בדקנו את הסוגייה לראשונה באופן מעמיק".
עפים בעקבות ההד
המחקר הובל על ידי פרופ' יוסי יובל מבית הספר לזואולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז, מבית הספר סגול למדעי המוח ומוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט באוניברסיטת תל אביב וד"ר איה גולדשטיין, בעבר דוקטורנטית של פרופ' יובל וכיום חוקרת במכון מקס פלאנק בגרמניה. שותפים נוספים מאוניברסיטת תל אביב: פרופ' סיון טולדו מבית הספר למדעי המחשב, שינג צ'ן, ד"ר ערן עמיחי, וד"ר ארג'אן בונמן מבית הספר לזואולוגיה, ולי הרתאן מבית הספר סגול למדעי המוח. כמו כן השתתפו במחקר פרופ' רן נתן וד"ר יותם אורחן מהאוניברסיטה העברית ופרופ' איין קוזין ממכון מקס פלאנק בגרמניה. המאמר פורסם בכתב העת Science.
המחקר החדשני, שארך 6 שנים, בוצע באמצעות מערכת עקיבה ייחודית המוצבת בעמק החולה, שמאפשרת מעקב אחר בעלי חיים קטנים מאוד בטכנולוגיה דמוית GPS. החוקרים עקבו אחר תעופתם של עטלפים זעירים שמשקלם 6 גרם בלבד, מהמין המכונה עטלפון לבן שוליים, שהוא למעשה היונק הקטן ביותר שהיה אי פעם במעקב מסוג זה.
במסגרת המחקר לכדו החוקרים כ-60 עטלפים במושבה שלהם שבאזור עמק החולה, והרחיקו אותם כ-3 ק"מ מהמושבה, עדיין בתוך אזור המחיה המוכר להם. לכל עטלף הוצמד תג, ועיניהם של חלק מהעטלפים כוסו ברצועת בד, כך שלא יוכלו לראות בעת התעופה, אך יוכלו להסירה עם רגליהם לאחר שינחתו. בנוסף, השתמשו החוקרים בטכניקות לשיבוש זמני של חוש הריח והחוש המגנטי של העטלפים, וכך נוצר מצב בו הם יכולים למצוא את דרכם הביתה אך רק באמצעות הסונר. התברר שהעטלפים שבים למושבה שלהם ללא קושי.
בשלב השני בנו החוקרים מודל אקוסטי ממוחשב של הסביבה הטבעית של העטלפים בעמק החולה. פרופ' יובל: "מדובר במפה תלת-ממדית של השטח שבו מנווטים העטלפים, המשקפת את ההדים שהעטלף שומע בדרכו באמצעות הסונר. בדיקת מסלולי התעופה של העטלפים העלתה שהם בוחרים נתיבים שבהם ההדים מכילים מידע רב, שעוזר להם לנווט. לדוגמה, אזור של צמחייה, כמו שיחים ועצים, מחזיר הדים עם מידע רב יותר בהשוואה לשדה פתוח, ולכן העטלפים נוטים פחות לעוף מעל שדות. כמו כן מצאנו שכל אזור בשטח מתאפיין בהדים ייחודיים משלו, שנקלטים על ידי העטלפים. ממצאים אלה מחזקים את הסברה שלנו שהעטלף יודע בכל רקע נתון היכן הוא נמצא על פי ההדים. למעשה יש לו בראשו מפה אקוסטית של הסביבה המוכרת, הכוללת מגוון ציוני דרך קוליים אקטיביים (הדים), ממש כמו שלכל אדם רואה יש מפה ויזואלית של סביבת מגוריו".
פרופ' יוסי יובל
מחקר
שיירים של 10 תרופות נמצאו באלמוגים במפרץ אילת
- סביבה וטבע
- רפואה ומדעי החיים
רוצות ורוצים לדעת מהן התרופות הכי הנפוצות? תשאלו את האלמוגים במפרץ אילת. מחקר חדש של אוניברסיטת תל אביב ומוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט חושף ששיירים של עשר תרופות שאנו, בני האדם, משתמשים בהן בחיי היומיום, נמצאו באלמוגים שנדגמו במים הרדודים – ואפילו במים העמוקים – במפרץ אילת. הבולטת בהן היא אנטיביוטיקה המשמשת לדלקות בדרכי השתן והנשימה, שנמצאה בלא פחות מ-93% מהאלמוגים שנדגמו.
המחקר המדאיג נערך בהובלת פרופ' נועה שנקר והדוקטורנטית גל נבון מבית הספר לזואולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז, וממוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט, בשיתוף עם המעבדה ההידרוכימית בראשות פרופ' דרור אבישר, בבית הספר פורטר לסביבה ומדעי כדור הארץ. תוצאות המחקר התפרסמו בכתב העת היוקרתי Environmental Pollution.
"לא היה אלמוג אחד שלא נמצאו בו תרופות כלל – בין אם במים הרדודים, בין אם בעמוקים"
"לראשונה בעולם בדקנו שיירי תרופות באלמוגים בהיקף גדול", מספרת פרופ' נועה שנקר. "דגמנו 96 אלמוגים משני סוגים של אלמוגי אבן במפרץ אילת,Acropora ו-Favites, במים רדודים של 12-5 מטרים ובמים עמוקים של 40-30 מטרים, עומקים שהם מעבר לגבולות הצלילה הספורטיבית. למרבה ההפתעה מצאנו שיירי תרופות בהיקף גדול גם באלמוגים העמוקים, שלרוב מצליחים לחמוק מזיהומים המשפיעים על האלמוגים הרדודים יותר".
החוקרות קיבלו מקופת חולים כללית רשימה של התרופות השכיחות בישראל. מבין 18 התרופות שנבחרו, עשר נמצאו באלמוגים, ולא היה אלמוג אחד שלא נמצאו בו תרופות כלל – בין אם במים הרדודים, בין אם בעמוקים. עשר התרופות שנמצאו בגוף האלמוגים שייכות לקטגוריות מגוונות: אנטיביוטיקה, תרופות נוגדות יתר לחץ דם, נוגדי טסיות, חוסמי תעלות סידן, משלשלים, מעכבי משאבות פרוטונים, סטטינים ונוגדי דיכאון.
"אני מכירה אנשים שממש לא רוצים לקחת תרופות, אבל כשהם אוכלים דג הם צריכים לקחת בחשבון שהם צורכים 'קוקטייל' של שיירי תרופות שהדג ספג מהסביבה"
"מה זה שיירי תרופות בתוך אלמוגים? הרי האלמוג לא הלך לרופא וקיבל מרשם לאנטיביוטיקה", מבהירה פרופ' שנקר. "אלה תרופות שנטלו בני אדם, תרופות שתוכננו מראש לפעול על איזה רצפטור או מסלול ביולוגי, והן פועלות גם על חיות אחרות. מחקרים קודמים, שלנו ושל אחרים, הראו למשל כי אסטרוגן המצוי בגלולות למניעת היריון יוצר סממנים נקביים בדגים זכרים, ולכן פוגע ביכולת הרבייה של מינים מסוימים, שפרוזק גורם לאגרסיביות וללקיחת סיכונים בקרב סרטנים ושנוגדי דיכאון פוגעים בזיכרון ובכושר הלמידה של דיונונים – ואין סיבה להניח שהאלמוגים איכשהו חסינים מפני השפעות כאלה. לדוגמה, אם התרופות שלנו גורמות לבעיות בסנכרון הרבייה של האלמוגים – זאת בעיה שייקח המון זמן עד שנשים לב אליה, ואז כבר ייתכן שיהיה מאוחר מדי".
אלמוג אבן מסוג FAVITES
"אלמוגי אבן הם אלמוגים בוני שונית, והסוגים אותם בחרנו למחקר הם מהנפוצים במפרץ אילת". מוסיפה גל נבון. "שוניות אלמוגים הן קריטיות למגוון החיים בים. הן מספקות מזון, מחסה ואזורי רבייה למינים רבים, ותומכות בפרנסת בני האדם דרך דיג ותיירות. המערכת האקולוגית העדינה הזו נמצאת תחת לחץ כתוצאה מהשפעות שינויי האקלים, זיהום ודיג יתר. גילוי התרופות ברקמות האלמוגים מוסיף שכבת דאגה נוספת, ומצביע על כך שפעילות האדם מזהמת גם סביבות ימיות מרוחקות".
"חשוב להבין שאלה תרופות מצילות חיים, ואין לנו כל כוונה להגיד למישהו להפחית את השימוש בהן", אומרת פרופ' שנקר. "אבל כן צריך לחשוב על שיטות טיהור שפכים שיטפלו בתרופות – וכן, כל אחד מאיתנו צריך להקפיד להשליך את התרופות הישנות באופן שאינו פוגע בסביבה. בסופו של דבר התרופות האלה חוזרות אלינו. אני מכירה אנשים שממש לא רוצים לקחת תרופות, אבל כשהם אוכלים דג – הם בעצם לא יודעים שהם אוכלים 'קוקטייל' של שיירי תרופות שהדג ספג מהסביבה".
פרופ' נועה שנקר וחברים ימיים
מחקר
פריצת הדרך עשויה להגן על בעלי החיים הימיים
- סביבה וטבע
- רפואה ומדעי החיים
חוקרים מהפקולטה למדעי הרפואה והבריאות חשפו את מנגנון הפעולה של חיידק שגורם למחלה קטלנית באלמוגים. המנגנון, שמשלב שתי מערכות להזרקת רעלנים, מופעל כשטמפרטורת המים עולה מעל 23 מעלות צלסיוס, ואז החיידק הופך אלים. החוקרים: "הבנת המנגנונים שמובילים למחלה עשויה לעזור לנו להגן על שוניות האלמוגים שנעלמות במהירות בכל רחבי העולם".
המחקר הובל על ידי צוות חוקרים מהפקולטה למדעי הרפואה והבריאות: פרופ' דור סלומון ותלמידת המחקר שיר מאס, ובשיתוף פרופ' מוטי גרליץ. כמו כן, השתתפו חוקרים ממכללת בראודה להנדסה בכרמיאל, ומאוניברסיטת אינדיאנה ואוניברסיטת צפון קרוליינה בארה"ב. המאמר פורסם בכתב העת PLOS Biology.
כשאלמוג חוטף מחלת מעיים
מסביר פרופ' סלומון: "לשוניות אלמוגים יש מגוון תפקידים חשובים בעולמנו: מבחינה אקולוגית הן מהוות בית גידול עבור יצורים ימיים רבים, ובהיבט הכלכלי הן משמשות בסיס לענפים כמו תיירות ודיג. בנוסף הן מגינות על חופים מפני סופות גדולות כמו הוריקנים. בעשורים האחרונים אנו מאבדים שוניות בכל העולם כתוצאה מהתחממות מי הים ומזיהומים שיוצר האדם, וגם בשל עלייה במחלות שנגרמות על ידי מיקרו-אורגניזמים. מחקרים מצאו כי לעלייה בתדירות ובתפוצת המחלות יש קשר ישיר לעלייה בטמפרטורת המים: חיידקים מסוימים שאינם מסוכנים בטמפרטורות נמוכות יותר הופכים למחוללי מחלות, חלקן קטלניות, כשהמים מתחממים".
אחד ממחוללי המחלות העיקריים באלמוגים הוא החיידק Vibrio coralliilyticus, שאופיין לראשונה בתחילת שנות ה-2000 על ידי מעבדתו של פרופ' יוג'ין רוזנברג בפקולטה למדעי החיים באוניברסיטת תל אביב. "חיידק זה שייך למשפחה רחבה של חיידקים שחלקם גורמים למחלות מעיים כמו כולרה. גם באלמוגים מדובר למעשה במחלת מעיים (כן, לאלמוגים יש מעיים! פוליפ של אלמוג מורכב מזרועות שלוכדות מזון וממעיים שמעכלים אותו). מחקרי עבר העלו שכאשר טמפרטורת מי הים מגיעה ל-23 מעלות צלסיוס, החיידק הופך למחולל מחלה באלמוגים ובבעלי חיים ימיים נוספים. כמו כן ידוע שחלק מזני החיידק הופכים קטלניים עוד יותר בטמפרטורת מים גבוהה מ-27 מעלות. התופעה מוכרת כבר שנים רבות, אך המנגנון באמצעותו תוקף החיידק את האלמוג לא היה ידוע עד כה. במחקר שלנו ביקשנו לחשוף את המנגנון המולקולרי של המחלה", מסבירה שיר מאס.
חיידקים במעבדה
בשלב הראשון בחנו החוקרים ריצופי גנום רבים של החיידק מתוך מאגרי אינטרנט קיימים, בחיפוש אחר מערכות להזרקת רעלנים - תחום המומחיות של מעבדתו של פרופ' סלומון. בכל הזנים של Vibrio coralliilyticus נמצאו שתי מערכות להפרשת רעלנים, וניסויי מעבדה העלו כי שתיהן מבטאות ומפרישות חלבונים בדיוק בטווח הטמפרטורות שבו החיידק הופך למחולל מחלה. בניסויים הבאים בדקו החוקרים את אופן הפעולה של שתי המערכות.
"מצאנו שמערכת מספר 1 תוקפת והורגת מספר רב של חיידקים אחרים. זוהי אסטרטגיה נפוצה שבאמצעותה מבקש חיידק תוקף לפנות לעצמו מקום ולהשתלט על המאחסן", מסביר פרופ' סלומון וממשיך "נעזרנו בשיטות ביוכימיות כדי לזהות את הרעלנים, ומצאנו שהם דומים ברובם לרעלנים אנטי-בקטריאליים מוכרים, המופרשים גם על ידי חיידקים אחרים. מערכת מספר 2, לעומת זאת, תוקפת ישירות את תאי בעל החיים המאחסן - פעילות פחות שכיחה במערכות הפרשת רעלנים מסוג זה. בניסויים שלנו הרגה מערכת זו סוג של סרטן ימי זעיר הקרוי ארטמיה ששימש כמערכת מודל, וכן תאים של עכבר, אך לא גרמה כל נזק לחיידקים אחרים".
כשביקשו לזהות את הרעלנים במערכת 2 חיכתה לחוקרים הפתעה: הם מצאו תשעה רעלנים חדשים שכלל לא היו מוכרים בהקשר של מערכות מסוג זה בחיידקים, ושבעה מהם הופיעו בכל הגנומים שרוצפו.
פרופ' דור סלומון וצוות המחקר
תוקפים מכל הכיוונים
החוקרים משערים כי ממצאי המחקר מעידים על אסטרטגיה משולבת ואפקטיבית במיוחד של החיידק Vibrio coralliilyticus, שגורמת נזק רב לשוניות אלמוגים. החיידק מצויד בשתי מערכות להזרקת רעלנים: אחת מהן הורגת את המתחרים - החיידקים 'הטובים' שמגינים על המעיים של האלמוג, ומפנה את הדרך למערכת השנייה שתוקפת ישירות את תאי האלמוג. שתי מערכות ההזרקה מופעלות בדיוק בתנאים הסביבתיים שבהם פורצת המחלה: טמפרטורת מים מעל 23 מעלות צלסיוס.
"במחקר זה פענחנו את המנגנון באמצעותו גורם החיידק Vibrio coralliilyticus למחלה קשה ואף למוות בבעלי חיים ימיים, בהם אלמוגים. ככלל, הבנת מנגנון מחולל מחלה יכולה לסייע במניעתה. כבר היום מפתחים חוקרים בעולם פרוביוטיקה לאלמוגים, שנועדה לחזק אותם מול חיידקים מחוללי מחלות, וטיפולים אלה נמצאו יעילים בניסויים מבוקרים. מעבר לכך, התובנות שלנו עשויות לסייע גם בהתמודדות מול חיידקים אחרים שמשתמשים במנגנונים דומים, ובכך לתרום תרומה חשובה לתחומים שונים, מאקולוגיה ועד לחקלאות ורפואה", מסכם פרופ' סלומון.
מחקר
לעת זקנה, הנשר המקראי יוצא פחות "לבלות" ומעדיף לנוח באתר הלינה הקבוע
- סביבה וטבע
- רפואה ומדעי החיים
מחקר חדש וראשון מסוגו של אוניברסיטת תל אביב מגלה כי בדומה לבני האדם, גם אצל בעלי החיים לגיל יש השפעה על הרגלי התנועה והקשרים החברתיים. צוות המחקר עקב אחר 142 נשרים מקראיים בישראל ומצא שפרטים צעירים מדלגים כמעט כל לילה בין אתרי הלינה, ו"מבלים זמן רב עם חברים". בגיל הבגרות הם מבלים כחצי מזמנם באתר לינה קבוע ('בבית'), ואת שאר הלילות במקומות לינה אחרים, ואילו לעת זקנה הם מפחיתים את הקשרים החברתיים ומעדיפים להישאר 'בבית'. זהו אחד המחקרים הבודדים ששופכים אור על שינויי ההתנהגות עם ההזדקנות של בעלי חיים בטבע.
המחקר נערך בהובלת ד"ר מרתה אקסיו, במסגרת פוסט-דוקטורט שערכה במעבדה של ד"ר אור שפיגל מבית הספר לזואולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז, ובשיתוף עם פרופ' נועה פינטר וולמן מאוניברסיטת קליפורניה בלוס אנג'לס (UCLA), ומספר חוקרים נוספים, וכן בשיתוף רשות הטבע והגנים. המחקר פורסם בכתב העת היוקרתי PNAS.
"אוהב להיות בבית"
"נשרים (נשר מקראי, Gyps fulvus), הם מין בסכנת הכחדה מקומית בישראל. בארץ נותרו כ-200 פרטים בסך הכול, ועוקבים אחריהם כדי לדעת איך לשמור עליהם בצורה מיטבית. אבל במחקר הזה חשבנו מה עוד אפשר לעשות עם מסד הנתונים המרשים שצברנו לאורך השנים, וחשבנו שיהיה מעניין לראות איך נשרים מזדקנים", מסביר ד"ר שפיגל. "לרוב, קשה מאוד לעקוב בטבע אחר אותם פרטים לאורך שנים, והמשדרים שאנחנו משתמשים בהם כדי לנטר את האוכלוסייה סיפקו לנו הצצה נדירה להזדקנות של נשרים בפרט ושל בעלי חיים בכלל".
במסגרת המחקר, השתמשו החוקרות והחוקרים במסד הנתונים שנצבר לאורך 15 שנה ממכשירי GPS שהוצמדו ל-142 נשרים, לתקופות של עד 12 שנה. הנשר הוא עוף חברתי, והוא ישן באתרי לינה על מצוקים. החוקרים הצליבו את הגילאים של הנשרים לנתוני ה-GPS על אתרי הלינה שלהם, ומצאו שככל שהם הזדקנו הם העדיפו להישאר באותו אתר הלינה.
ד"ר אור שפיגל בזמן שחרור נשרים ממושדרים בכרמל (צילום: טובל'ה סולומון)
"היה אפשר לטעון שהפרטים הזקנים זזים פחות, לא כי הם זקנים, אלא בגלל שהם מלכתחילה לא לוקחים סיכונים, ולכן הם הגיעו לגילם המופלג. אבל כאן מדובר באותם פרטים ממש: מי שהיה הרפתקן בגיל 5 מתעייף בהגיעו לגיל 10"
שגרת לינה מבורכת
"מסתבר שנשרים מזדקנים מתנהגים קצת כמו בני אדם ונוטים יותר להישאר בבית. בגילאים הצעירים הנשרים אוהבים לבדוק אתרים חדשים ולנוע בין מקומות, כך למשל הסיכוי שנשר צעיר יחזור לישון באותו אתר שני לילות רצוף הוא קטן. כשהם מגיעים לבגרות בגיל חמש זה מתייצב, וכבוגרים הם מבלים 50% מהלילות באותו אתר ו-50% מהלילות באתרים אחרים. כשהם זקנים, מגיל 10 ואילך, כבר אין להם כוח ל"בילויים" והם יחזרו שוב ושוב לאותו לאתר", אומר ד"ר שפיגל.
בנוסף, הוא מחדד, שכשנשר מבוגר כן מחליף אתרים, הוא עושה את זה בצורה צפויה: למשל לילה אחד בעין עבדת, לילה אחד במכתש הקטן ולילה אחד בנחל גולחן, וחוזר חלילה בסדר קבוע. "כמובן, היה אפשר לטעון שהפרטים הזקנים זזים פחות, לא כי הם זקנים, אלא בגלל שהם מלכתחילה לא לוקחים סיכונים, ולכן הם הגיעו לגילם המופלג. אבל כאן מדובר באותם פרטים ממש: מי שהיה הרפתקן בגיל 5 מתעייף בהגיעו לגיל 10".
ד"ר מרתה אקסיו במהלך תצפית נשרים
עף לבלות? שיחרור נשר מקראי באזור החי בר בכרמל (צילום: טובל'ה סולומון)
הפרלמנט של הנשרים הזקנים נלחם בהרעלות
לדברי ד"ר שפיגל, לממצאים המרתקים על הזדקנות של עופות יש גם השלכות מעשיות מאוד לגבי המאמצים לשמרם בטבע. "המחקר החדש יכול לעזור לנו לשמור טוב יותר על אתרי הלינה של הנשרים טבע. זאת ועוד, אנחנו רואים שלנשרים זקנים יש פחות קשרים חברתיים, וזה יכול לעזור לנו להילחם בהרעלות".
המשדרים שעל הנשרים מחוברים למערכת ששולחת לרשות הטבע והגנים ולחוקרים התרעה לטלפון אם נשר לא זז או אם הוא נחת במקום מסוכן, כלומר אם יש סכנה שהוא הורעל, דבר שקורה לצערנו בתדירות גבוהה. "הסכנה היא שהנשר יראה פגר של עז בשטח וירד אליו, מבלי לדעת שהחקלאי הרעיל את הפגר כדי להרוג כלבים משוטטים. אבל מדובר בעוף חברתי, והנשר לא ירד לבד. כך עלולים למות עד עשרות נשרים בבת אחת. יעזור לנו מאוד להבין כמה רחב המעגל החברתי של הנשר המורעל, כדי לצמצם את הפגיעה", מסביר ד"ר שפיגל. לקריאת הכתבה בנושא >
איסוף נשרים מתים בעקבות הרעלה ברמת הגולן על ידי פקחי רשות הטבע והגנים (צילום: רשות הטבע והגנים)
נזכיר כי הנשרים ממלאים תפקיד אקולוגי חשוב בסילוק פגרים, ומחקרים הראו שהכחדה של נשרים עולה בסופו של דבר בחיי אדם בגלל התגברות מחלות כגון כלבת. בהודו לדוגמה, מחקר שהתפרסם לאחרונה מראה שהכחדת נשרים בגלל הרעלות הביאה לעלייה בתמותה של חצי מיליון בני אדם על פני חמש שנים.
מחקר
בצמיחתן, החמניות "רוקדות" כדי לא להסתיר אחת לשנייה את השמש
- סביבה וטבע
- רפואה ומדעי החיים
רחבת הריקודים מעולם לא הייתה צהובה יותר. החמניות, שתנועתן הקבוצתית האחידה והחיננית תמיד הקסימה אותנו והיוותה חידה מדעית שהעסיקה את החוקרים עוד מימי דארווין – עושות את זה כפיתרון יצירתי לסביבה הצפופה שבה הן צומחות: מחקר חדש של אוניברסיטת תל אביב, בשיתוף עם אוניברסיטת קולורדו בולדר שבארה"ב, גילה שצמחים שצומחים בסביבה צפופה, כשכל צמח מטיל צל על שכנו, נעים בתנועות אקראיות שעוזרות להם למצוא כיווני גדילה אופטימליים.
לעולם בעקבות השמש
המחקר המפתיע נערך בהובלת פרופ' יסמין מרוז מבית הספר למדעי הצמח ואבטחת מזון בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז, בשיתוף פעולה עם פרופ' אורית פלג מאוניברסיטת קולורדו בולדר שבארה"ב. המחקר פורסם בכתב העת היוקרתי Physical Review X.
"מחקרים קודמים הראו שאם שותלים חמניות בשדה בצפיפות גבוהה מאוד, כשהן מצלילות אחת את השנייה, הן צומחות בזיגזג – אחת קדימה ואחת אחורה – כדי לא להימצא בצל זו של זו. כך הן גדלות זו לצד זו בצורה אופטימלית למיקסום שטף השמש, ולכן פוטוסינתזה, ברמה הקולקטיבית. למעשה, צמחים יודעים להבחין בין צל של בניין למשל לצל ירוק של עלה.
אם זה צל של בניין – הם לרוב לא טורחים לצמוח אחרת, כי אין להם מה לעשות בנידון. אבל אם זה צל של צמח, הם יצמחו לכיוון המתרחק מהצל", פרופ' מרוז שופכת אור על הנושא.
שנרקוד? פרופ' יסמין מרוז וחמניות
כולן למען כולן
במחקר הנוכחי החוקרות החליטו לבחון את השאלה כיצד החמניות יודעות להסתדר בצורה אופטימילית והן ניתחו במעבדה את הדינמיקה של החמניות בזמן שהן מסתדרות בזיג-זג. פרופ' מרוז וצוותה גידלו חמניות בצפיפות גדולה וצילמו אותן צומחות. המצלמה צילמה את החמניות מדי כמה דקות, ואחר כך התמונות הורצו יחד בהילוך מהיר (טיים לאפס) כדי ליצור מעין וידאו. החוקרים עקבו אחר התנועה של כל חמנייה בנפרד וראו שהן "מרקדות" המון.
לדברי החוקרות, דרווין היה הראשון לזהות שצמחים, כל הצמחים, צומחים במעין תנועה מחזורית (בשם circumnutations ), בין סיבובית לאקראית, לרבות הגבעולים והשורשים. אלא שעד היום, למעט מקרים בודדים כגון צמחים מטפסים, שצומחים בתנועות סיבוביות ענקיות כדי לחפש משהו להיתפס עליו, לא היה ברור אם מדובר בבאג או בפיצ'ר. למה שהצמח ישקיע אנרגיה לצמוח בסיבובים?
"במסגרת המחקר שלנו ערכנו אנליזה פיזיקלית שמתייחסת להתנהגות של כל חמנייה בתוך קולקטיב החמניות וראינו שהחמניות 'רוקדות' כדי למצוא את הזווית הטובה ביותר שלא להסתיר אחת לשנייה. כימתנו את התנועה מבחינה סטטיסטית והראינו באמצעות סימולציות ממוחשבות שהתנועות האקראיות עושות אופטימיזציה למציאת צל בצורה קולקטיבית. בנוסף, גם היה מאוד מפתיע לגלות שהתפלגות ה'צעדים' של החמניות הייתה רחבה מאוד, התפלגות של שלושה סדרי גודל, מאפס תזוזה ועד לתנועה של שני ס"מ כל כמה דקות לכיוון זה או אחר", מסבירה פרופ' מרוז.
ריקוד שורות סוער או טנגו אינטימי?
"הצמח מנצל את העובדה שיש לו גם צעדים קטנים ואיטיים וגם גדולים ומהירים, וטווח הצעדים הוא כזה שהוא מאפשר להסתדר בצורה הטובה ביותר", אומרת פרופ' מרוז, "כלומר אם טווח הצעדים היה קטן יותר או גדול יותר – הסידור היה מתבטא ביותר הצללה הדדית ולכן בפחות פוטוסינתזה".
פרופ' מרוז משווה את זה למסיבת ריקודים צפופה. "כל אחד זז קצת ימינה וקצת שמאלה, בלי לתכנן מראש ובלי לבקש בקול 'סליחה, אתה יכול לזוז קצת?'. גם הפרטים בתוך מסיבת ריקודים צריכים להשתמש בתנועות גדולות וקטנות במידה מסוימת, שכן אם הם יזוזו מדי הם יפגעו ברוקדים האחרים אך אם הם יזוזו מעט מדי – לא תיפתר בעיית הצפיפות, יהיה צפוף מאוד בפינה אחת של הרחבה וריק בצד השני. לסיכום, החמניות מציגות דינמיקה דומה של תקשורת, שילוב של תגובה לצל של צמחים שכנים, יחד עם תנועות אקראיות בלי קשר לגירויים חיצוניים".
אז בפעם הבאה שנעצור לעשות סלפי ליד שדה חמניות נזכור שאנחנו מצטלמים.ות עם רקדניות מנוסות ומתחשבות.
מחקר
הספוגים משתמשים במתכת יקרה כדי להתריע: היזהרו! אנו רעילים
- סביבה וטבע
- רפואה ומדעי החיים
מחקר חדש של אוניברסיטת תל אביב ומוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט גילה כי הספוגים במפרץ אילת פיתחו דרך מקורית כדי להרתיע טורפים שלא יתקפו אותם. החוקרים זיהו כי בתוך הספוגים יש ריכוז חסר תקדים של המתכת היקרה והרעילה מוליבדן, שהיא גם מינרל חיוני לתפקוד גוף האדם. בשלב שני, החוקרים זיהו את החיידק שמאפשר לספוג לאצור בגופו ריכוזים גבוהים של המתכת ואת הסימביוזה בין השניים.
המחקר נערך בהובלת הדוקטורנטית שני שוהם ופרופ' מיכה אילן מבית הספר לזואולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז, ומוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט באוניברסיטת תל אביב. המחקר פורסם בכתב העת היוקרתי Science Advances.
שני שוהם ורז מרום מוסקוביץ'
בלינג בלינג - תיזהרו
ספוגים הם בעלי החיים הרב-תאיים הקדומים ביותר הידועים למדע. הם נמצאים בכל הסביבות הימיות, ויש להם תפקיד חשוב בהמשכיות מעגלי הפחמן, החנקן והצורן של כדור הארץ. ספוג מעבד ומסנן פי 50,000 מי ים ממשקל גופו מדי יום. בשל הכמויות האדירות של המים שעוברים דרכם, גם שיירי יסודות עשויים להצטבר בגופם, ומדענים מנסים להבין טוב יותר כיצד הם מתמודדים עם כמויות רעילות של חומרים כמו ארסן ומוליבדן.
"כבר לפני 20 ו-30 שנה נלקחו במעבדתנו דגימות מספוג בשם Theonella conica, בשונית האלמוגים של זנזיבר באוקיינוס ההודי, וכבר אז נמצאו בו ריכוזים גבוהים של מוליבדן", מסבירה שני שוהם. "זהו יסוד קורט שחשוב למטבוליזם התקין בתאים של כל בעלי החיים, לרבות האדם, ונחשב גם למתכת מבוקשת מאוד בתעשייה. במחקר שלי ביקשתי לבדוק האם יש ריכוזים כל כך גבוהים בספוג הזה גם במפרץ אילת".
לדברי שני, מדובר בספוג נדיר, ובאילת הוא נמצא בעומקים של מתחת ל-27 מטרים. "מצאתי את הספוג וניתחתי את הרכבו, ואכן נמצאה בו הכמות הגבוהה ביותר של מוליבדן - יותר מכל אורגניזם אחר בכדור הארץ: 46,793 מיקרו-גרם לכל גרם של משקל יבש".
ככה זה נראה תחת מיקרוסקופ אור: אגירת מוליבדן בחיידק Entotheonella, ניתן להבחין בצבע הכחול בוקואולות (צילום: שני שהם)
"יכול להיות שהמוליבדן משמש את הספוג להגנה, כלומר שהספוג אומר: 'אני רעיל - אל תאכלו אותי', ובתמורה לשירות הזה, הספוג לא אוכל את החיידק ומאכסן אותו"
שוהם מוסיפה: "כמו כל יסוד קורט, ברגע שעוברים את הריכוז המסיס במים – המוליבדן הופך רעיל. אבל צריך לזכור שספוגים הם יצורים חלולים, צבר תאים ללא איברים או רקמות. בספוג הזה, עד 40 מנפח הגוף הוא חברה מיקרוביולוגית: חיידקים, נגיפים ופטריות שחיים עם הספוג בסימביוזה. אחד החיידקים האלה נקרא Entotheonella, הוא מאוד דומיננטי בספוג Theonella conica, והוא משמש כמעין 'איבר' אגירה של מתכות. בספוג האילתי זה קורה בתוך גופו של הספוג, שם החיידק אוגר ועוד ועוד מוליבדן, וממיר אותו מצורתו המסיסה והרעילה למינרל".
לשאלה מדוע הוא עושה את זה שני אומרת שעדיין אין תשובה וודאית. "אנחנו לא בטוחים, יכול להיות שהמוליבדן משמש את הספוג להגנה, כלומר שהספוג אומר: 'אני רעיל – אל תאכלו אותי', ובתמורה לשירות הזה, הספוג לא אוכל את החיידק ומאכסן אותו".
לרתום את החיידקים האוגרים לטובתנו
מוליבדן היא אמנם מתכת מאוד מבוקשת, המשמשת בעיקר לסגסוגות (למשל לחיזוק פלדה), אבל לדברי שני, יהיה קשה לכרות אותה מהספוגים: "אמנם הריכוזים בספוג גבוהים מאוד, אבל אם נכמת את זה לגרמים נגיע לגרמים בודדים לכל ספוג, ויש לזכור שהספוג עצמו לא שכיח. ישנה חקלאות ימית של ספוגים, בעיקר לתעשיית התרופות, אבל זה עסק לא פשוט. ספוגים הם בעלי חיים מפונקים מאוד, שצריכים תנאים ספציפיים".
"לעומת זאת, בהחלט רצוי למקד את המשך המחקר על יכולותיו של החיידק Entotheonella לאגור מתכות רעילות. לפני מספר שנים גילו במעבדתנו ש'בן דוד' של הספוג, ספוג בשם Theonella swinhoei, שנפוץ במפרץ אילת, הראה ריכוזים אדירים של המתכות הרעילות ארסן ובריום. גם כאן אותו חיידק התגלה כאחראי משמעותי באגירת המתכות והפיכתן למינרלים, ובכך נטרל את רעילותן. המשך המחקר על החיידק יוכל בעתיד לשמש אותנו בטיפול במקורות מים מזוהמים בהן ארסן הוא מטרד גדול המשפיע באופן ישיר על בריאותם של כ-200 מיליון איש ברחבי העולם".
פרופ' מיכה אילן
מחקר
לדברי החוקרים שאחראים על הפיתוח החדש, הדלקים המוצקים שיופקו מהפסולת האורגנית יוכלו לספק כשליש מכלל תצרוכת הדלק הימי בישראל
- הנדסה וטכנולוגיה
- מדעים מדויקים
- סביבה וטבע
פעם, בסרט הידוע משנות ה-80' "בחזרה לעתיד", תדלק המדען הנלהב דוק אמט בראון את מכונת הזמן שלו בפסולת אורגנית. "ככה זה בעתיד, מרטי", הוא אמר למייקל ג'יי פוקס שעמד ושפשף את העיניים. היום זה כבר לא מדע בדיוני: פיתוח חדש של צוות חוקרים מאוניברסיטת תל אביב מאפשר להפוך פסולת גולמית רטובה שאנו זורקים לפח כמו מזון, קליפות ואפילו משקאות קלים לדלקים ביולוגיים נוזליים ומוצקים, ללא צורך בייבוש של הפסולת. החוקרים מעריכים כי ברמה הלאומית דלקים מוצקים שיופקו מפסולת אורגנית יכולים, בין השאר, לתת מענה לכשליש מכלל תצרוכת הדלק הימי בישראל.
המחקר נערך על ידי הדוקטורנטית מאיה מוצרי ובהובלת פרופ' אלכסנדר גולברג מהחוג ללימודי סביבה, בשיתוף פרופ׳ מיכאל גוזין מבית ספר לכימיה בפקולטה למדעים מדויקים ע"ש ריימונד ובברלי סאקלר, פרופ׳ אברהם קריבוס מהפקולטה להנדסה ע"ש איבי ואלדר פליישמן, והמהנדס מיכאל אפשטיין. המחקר פורסם בכתב העת Energy Conversion and Management: X.
במקום להטמין - להפוך לדלק
אנחנו מייצרים המון זבל. כמה זה המון? כדי לסבר את האוזן, בשנת 2019 הפסולת העירונית שיצרנו הסתכמה בהיקף של כ-5.8 מיליון טונות, זה אומר שכל אחד ואחת מאתנו מייצרים בממוצע כ-1.76 ק"ג פסולת ליום (כ-30% יותר מהממוצע באירופה). הנתון הזה עולה מדי שנה בכ-2.6% בממוצע. עוד נתון מפתיע ומדאיג הוא שכיום, כ-80% מהפסולת הביתית בישראל מועברת לאתרי הטמנה. אתגר מיוחד מציבה הפסולת האורגנית, אשר מזיקה לסביבה באמצעות פליטת גזי חממה, היווצרות תשטיפים ומפגעי זיהום של אוויר, של מים ושל אדמה, וכל זה בליווי ריח.
"פסולת אורגנית פולטת מתאן, שהוא גז חממה, ובנוסף מזהמת את מי התהום", מסביר פרופ' גולברג. "הטיפול בפסולת הוא נושא קריטי. אתרי הטמנה בישראל הולכים ומתמלאים, ולמרות השאיפה לצמצם את הטמנה למינימום נאלצים לפתוח אתרי הטמנה חדשים, כיוון שאין פתרון אחר. היתרון הגדול בהצעה שלנו הוא שלא נצטרך כל כך הרבה אתרי הטמנה. העיריות שמשקיעות המון כסף על שינוע וטיפול בפסולת, יוכלו לחסוך בהוצאות ולהשקיע בדברים אחרים".
צוות המחקר
להפוך את הזבל לאוצר
בכדי להעריך את פוטנציאל הפסולת העירונית בישראל, החוקרים ניתחו את תוצאותיו של סקר ראשון מסוגו, שנערך ב-2018 על ידי E. Elimelech et al מאוניברסיטת חיפה. הסקר בדק את הרכב האשפה המיוצרת על ידי 190 בתי אב בעיר חיפה במהלך שבוע ימים. מהסקר עלה שפסולת אורגנית מדידה מהווה כ- 36.4% מפסולת המזון וכ-16.4% מכלל הפסולת של משקי האב. הקטגוריה של הפסולת האורגנית המדידה מופתה ונמצא שהיא מורכבת מ-67% פירות וירקות, 14% לחמים, פסטות ודגני בוקר, 8% ביצים ומוצרי חלב, 5% תוצרי לוואי כמו קליפות ועורות, 3% בשר, דגים ועופות, 2% ממתקים ועוגיות ו-1% משקאות קלים.
"תוצאות סקר הפסולת היוו בסיס למודל הפסולת במחקר שלנו", מספר פרופ' גולברג, "בנינו ריאקטור רציף שבהמשך יתאים לשימוש גם באנרגיה סולארית, כדי לחמם את הפסולת ל-280 מעלות צלזיוס, והצלחנו להוריד משמעותית את כמות המים והחמצן בדלק הביולוגי. מצאנו קטליזטורים זולים שמאפשרים לשלוט על הייחס בין תוצרי הדלק הביולוגי הנוזלי לתוצרי הדלק המוצק. דלק מוצק יכול לשמש כביו-פחם, ובעצם לקבע פחמן דו-חמצני לתקופות ארוכות. את הביו-פחם אפשר לשרוף בתחנות כוח כמו פחם רגיל. הדלקים ביולוגיים הנוזליים יכולים לאחר שדרוג, לשמש למטוסים, למשאיות ולספינות".
צוות המחקר הצליח להפיק, בהתבסס על המודל המייצג של הפסולת האורגנית המדידה, תוצרים של דלק נוזלי ביולוגי בתפוקה של עד 29.3% משקלי ודלק מוצק בתפוקה של עד 40.7% מחומר הגלם על בסיס יבש. התהליך מתאים למעשה לטיפול בכל אשפה או שארית אורגנית רטובה למשל פסולת אורגנית ממפעלי מזון, פסולת אורגנית ממטבחים מוסדיים, מבתי חולים וכו'.
החוקרים מסכמים ואומרים: "הפקת דלקים ביולוגיים ממרכיב הפסולת האורגנית עשויה לסייע בצמצום של נפחי ההטמנה של פסולת עירונית ובכך לצמצם זיהומים סביבתיים של קרקע, מים ואוויר. כמו כן צמצום הטמנה יוביל לצמצום פליטות גזי חממה ולהקטנת התלות בנפט ופחם. בנוסף לכך, הפיכת פסולת לאנרגיה הוא פתרון מקומי לעצמאות ובטחון אנרגטי של ישראל".
החוקרים מודים למדען הראשי של משרד האנרגיה ולחברת נוגה על התמיכה במחקר.
מחקר
חוקרים מאוניברסיטת תל אביב פיתחו מערכת שמתריעה בזמן אמת על ריכוז חריג של מזהמים במי שפכים ומגיעה לרמת דיוק של כ-90%
- סביבה וטבע
- רפואה ומדעי החיים
הישג חדש לעולם המחקר ולכדור הארץ: חוקרים מהמעבדה להידרוכימיה באוניברסיטת תל אביב השתמשו בבינה מלאכותית כדי לחזות הופעה של מזהמים במי שפכים. המערכת שפיתחו החוקרים נשענת על נתונים ממתקני טיהור שפכים בישראל, מגיעה לרמת דיוק של כ-90%, ויכולה להתריע בזמן אמת על ריכוז חריג.
המחקר נערך בהובלת הדוקטורנט אופיר ענבר ופרופ' דרור אבישר מהמעבדה להידרוכימיה בבית הספר לסביבה ולמדעי כדור הארץ ע"ש פורטר, בפקולטה למדעים מדויקים ע"ש ריימונד ובברלי סאקלר, ובשיתוף עם ד"ר מוני שחר, יעקב גידרון ועידו כהן מהמרכז לבינה מלאכותית ומבית הספר למדעי המחשב מהפקולטה למדעים מדויקים, וד"ר אופיר מנשה מהמכללה האקדמית כנרת. תוצאות המחקר הביאו לפרסום של שני מאמרים בכתבי העת Journal of Water Process Engineering ו-Journal of Cleaner Production.
"למעלה מ-80% ממי השופכין בעולם אינם מטוהרים כלל"
מי שופכין הם מים שזוהמו בפסולת ביתית, חקלאית או תעשייתית. בישראל פועלים היום עשרות מכוני טיהור שפכים (מט"שים), שמטהרים את המים האלה לפני שהם מוזרמים חזרה למקורות המים – או לפני שהם מושבים להשקיה של גידולים חקלאיים (מי קולחין).
מסביר אופיר ענבר: "למעלה מ-80% ממי השופכין בעולם אינם מטופלים, כאשר לשני מיליארד בני אדם בעולם אין גישה למערכת ביוב נאותה. במדינות העולם השלישי, השפכים נשפכים למקורות מים פוטנציאליים כמו נחלים ואגמים, או שהם מחלחלים למי התהום, ומזהמים אותם – זיהום שמחריף את מצוקת המים הקיימת. אך גם במדינות מפותחות כמו ישראל, שהיא בין המדינות המובילות בעולם בטיפול בשפכים, ניהול ותפעול מכון טיהור שפכים עדיין מבוסס על בדיקות מעבדה מסורתיות, דבר שעשוי להוביל לכשלים ולזיהום סביבתי. אנחנו רצינו לפתח כלים מתקדמים של בינה מלאכותית על מנת לשפר ולייעל את תהליכי הטיהור האלה, ובכך גם לחסוך כסף ובעיקר להגן על הסביבה".
כשהבינה המלאכותית מפשילה שרוולים
"טיהור שפכים הוא תהליך שמייצר מסדי ענק של נתונים ביולוגיים, כימיים ופיזיקליים, מחיישנים ומבדיקות מעבדה", מספר ענבר, "ואלה נתונים שאנחנו רוצים לנתח, כמה שיותר קרוב לזמן אמת, כדי לייעל את פעולת המט"שים. במחקר הראשון מבין השניים, חקרנו מט"ש (מתקן טיהור שפכים), שאחרי תהליך טיהור ראשוני, שניוני ושלישוני מזרים את המים למקורות הירקון. הבעיה הגדולה שזיהינו היא שינויים בריכוז הזרחן. מהנתונים עולה שהריכוז הזה תנודתי מאוד, לכן יצרנו מערכת שיודעת להנפיק חיזוי מהימן לריכוז חריג של זרחן. האלגוריתמים שהשתמשנו בהם מחשבים משתנים כמו טמפרטורה, משקעים, אופי השפכים, ומאפיינים כימיקליים וביולוגיים – נמצא כי אלגוריתמים אלו מגיעים לרמת דיוק מרשימה של עד 87%".
במחקר משלים, בחן צוות המחקר את התהליך השניוני בטיפול בשפכים. תהליך זה, החשוב והיקר מבין תהליכי הטיפול, מבוסס על פירוק השפכים וטיהור המים על ידי מיקרואורגניזמים.
צלול עד כמה שניתן. נחל הירקון בנקודה הכי קרובה לאוניברסיטת תל אביב
התראה בזמן אמת
לדברי ענבר, היום בכל מקרה של חשד לתקלה בתהליך הטיהור, לוקחים דגימה מהמים ושולחים אותה למעבדה חיצונית, שבה מומחים בוחנים את הדגימה מתחת למיקרוסקופ ומנסים לאמוד באופן ידני את המיקרואורגנזימים במים.
"הבדיקה יקרה מאוד, וחשוב מכך: ארוכה מאוד. המט"ש מקבל את דו"ח המעבדה מספר ימים אחרי שהדוגמה נשלחת, כך שלרוב הדו"ח הזה כבר אינו רלוונטי. אנחנו השתמשנו בלמידת מכונה ואימנו מערכת לזהות מיקרואורגניזנמים בתמונות שנלקחות בתהליך השניוני של הטיהור, בהגדלה של פי 400. הקושי כאן היה לבנות מסד נתונים מאפס, כי לא קיים מסד נתונים כזה, ולאמן את המכונה לזהות מיקרואורגניזמים חשובים כמו פרוטוזואות ופילמנטים, ואף רכיבים פיזיקליים בתהליך הטיהור כפלוקים – פתיתי חומר. זהו אתגר גדול, כי המערכת צריכה לזהות את היצורים הזעירים מתמונות, כשהם מתחת למים, עם כל העיוותים וההשתקפויות, ולהתריע כמעט בזמן אמת מפני הפרה של איזון אוכלוסיות המיקרואורגניזמים".
"כמובן, את ה'ספרייה' שבנינו אפשר ורצוי להרחיב ולהעמיק, להגדיל בהגדלות נוספות ולהוסיף תחומי אור נוספים כמו תת-אדום, כדי לעקוב אחר יותר ויותר מיקרואורגניזמים במים, ולקבל תוצאות יותר ויותר מדויקות. הרעיון הנו לבנות כלי מבוסס למידת מכונה אשר יסייע בזמן אמת למהנדסי התפעול במכון, לייעל את תהליך הפירוק של מזהמים במהלך הטיפול השניוני ובכך לייצר קולחין באיכות גבוהה, מים מושבים המשמשים שמשאב מים עיקרי להשקיה חקלאית".
אופיר ענבר במעבדה להידרוכימיה
מחקר
מחקר המשך שנערך על צרצרים מגלה כי זיהום האור מוציא אותם מסינכרון, פוגע ביכולת הרבייה שלהם ומאיים על המשך קיומם
- מוזיאון הטבע
- סביבה וטבע
- רפואה ומדעי החיים
מחקר משותף של אוניברסיטת תל אביב והאוניברסיטה הפתוחה מאשש מחקר מקדים שבדק פגיעת זיהום אור בבעלי חיים ליליים שנערך בתנאי מעבדה וקובע, כי גם בטבע תאורה מלאכותית משבשת את מחזור הצרצור של צרצרים. עם זאת, המחקר החדש מסייג מעט את הממצאים וקובע כי בטבע הפגיעה היא במידה פחותה בהשוואה לתנאי המעבדה.
ויהי חושך ויהי אור
הצרצור הלילי הוא קריאת הזכר לנקבות לבוא ולהזדווג עמו. לכן, מסבירים החוקרים, שיבוש במהלכו התקין עלול לפגוע ברבייה ואף להעמיד את המצרצרים בסכנה מוגברת לטריפה, מה שמאיים על קיומה של האוכלוסייה. המחקר הנוכחי הוא המשכו של מחקר מקדים שנערך לפני שלוש שנים, שמצא כי חשיפה לזיהום אור בתנאי מעבדה משבשת באופן חמור את זמני הצרצור, עד למצבים קיצוניים המכונים 'ריצה חופשית', כשכל פרט מצרצר בכל עת "שמתחשק לו", על פי מקצב פנימי משלו, ולאו דווקא בלילה. כעת, במחקר החדש, ביקשו החוקרים לבחון את השפעת התאורה על צרצרים מחוץ למעבדה, בגן הזואולוגי של אוניברסיטת תל אביב, בתנאים הקרובים ככל האפשר לטבע.
המחקר נערך בהובלת פרופ' אמיר אילי וד"ר קרן לוי מבית הספר לזואולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז, ופרופ' ענת ברנע מהמחלקה למדעי הטבע באוניברסיטה הפתוחה. כמו כן השתתפו במחקר יואב ויגרצין מהמעבדה של פרופ' אילי, וסטאן מוארף מהמעבדה של פרופ' ברנע. המאמר פורסם בכתב העת Science of the Total Environment.
"ההבחנה בין יום ללילה, בין אור לחושך, היא אחד מיסודות החיים על פני כדור הארץ. אך האדם, שהוא חיית יום, משבש את הסדר הטבעי באמצעות תאורה מלאכותית בלילה. לעתים קרובות התאורה הזאת משפיעה לרעה על בעלי חיים בסביבה, ומשבשת התנהגויות טבעיות שהתפתחו לאורך מיליוני שנות אבולוציה", מסבירה ד"ר לוי.
"שאלנו את עצמנו אם ייתכן שתנאי המעבדה כשלעצמם גרמו לבלבול בקרב הצרצרים. אולי בטבע הצרצר מצרצר כשהוא שומע את "מקהלת" חבריו, ובמעבדה הוא היה מבודד ולא שמע אותם? ואולי בטבע הוא מבחין בין היום ללילה באמצעות שינויי טמפרטורה, בעוד שבמעבדה שררה טמפרטורה אחידה 24 שעות ביממה? שיערנו שבתנאים טבעיים הצרצרים נהנים מפיצוי כלשהו שאינו קיים בתנאי מעבדה, דבר-מה בסביבה שמסייע להם להבחין בין יום ללילה על אף התאורה המלאכותית. כדי לבחון זאת בנינו ניסוי חצי-שדה, כלומר בתנאים קרובים ככל האפשר לתנאים טבעיים", מסביר פרופ' אילי.
ויווריום בגן הזואולוגי ביום ובלילה
פחות אבל עוד מפריע
לצורך המחקר תלו החוקרים 6 וִיוָריומים (מיכלים דמויי אקווריום המיועדים לבעלי חיים יבשתיים), ברחבי הגן הזואולוגי של אוניברסיטת תל אביב, ובתוכם אדמה, מזון, פינה מוצלת ומד-טמפרטורה. הוויוריומים היו סגורים ברשת מתכת מלמעלה, והיו חדירים לאור ולאוויר, כך שהטמפרטורה והתאורה בתוכם היו טבעיות. בכל עת שהה בכל ויוריום צרצר זכר יחיד, שהתנהגותו הוקלטה במשך שבועיים, ולאחר מכן הוא הוחלף באחר. בסך הכול בוצע הניסוי לאורך שנתיים, במהלך החודשים אפריל עד נובמבר, כלומר בעונות האביב, הקיץ והסתיו, והשתתפו בו כ-120 צרצרים.
ממצאי המחקר העלו כי גם בטבע השפעת זיהום האור משמעותית ביותר: ככל שעוצמת התאורה עלתה, כך גדל השיבוש בתחושת הזמן של הצרצרים. עם זאת, השיבוש היה פחות קיצוני בהשוואה לתנאי מעבדה. כך לדוגמה, בניסוי שנערך במעבדה, 80% מהצרצרים איבדו את הסנכרון עם זמני היום והלילה כבר תחת תאורה יחסית חלשה. לעומת זאת, בטבע אובדן הסנכרון אצל 80% מהצרצרים נצפה רק בתאורה חזקה הרבה יותר.
"זהו ממצא משמעותי, שמעיד כי יש בטבע גורמים שממתנים ומאזנים את השפעת זיהום האור, לפחות בעוצמות תאורה נמוכות. בדיקה ספציפית העלתה כי לטמפרטורה אין השפעה, אך עדיין איננו יודעים מהו הגורם המאזן", אומרת ד"ר לוי.
"במחקר שלנו הראינו שתאורה מלאכותית בלילה משבשת התנהגות של צרצרים וגורמת להם לצרצר גם בשעות היום לא רק במעבדה, אלא גם בתנאים טבעיים. הממצאים מעלים שאלות מגוונות, כמו: מה קורה לצרצרים שמצרצרים ביום? האם ללא הגנת החשיכה הם חשופים יותר לטורפים? וכיצד מגיבות נקבות לזכר שמצרצר ביום? האם הן נענות לקריאת החיזור שלו? שאלות אלה ואחרות, שהן חומר למחקרים נוספים, מרמזות כי שיבוש זמני הצרצור כתוצאה מתאורה מלאכותית עלול לפגוע ברבייה ובהישרדות של אוכלוסיית הצרצרים", אומר פרופ' אילי ומסכם " כמו כן ידוע ממחקרים רבים כי זיהום אור פוגע גם במגוון רחב של חרקים ובעלי חיים אחרים. לכן אנחנו פונים לציבור בבקשה לכבות תאורה בלילה במקום שהיא אינה נחוצה - בגינה או במרפסת, בבית, בעבודה וברחוב. רק כך נוכל לשמור על בעלי החיים שחיים סביבנו וזקוקים לשעות החשכה".
מחקר
לראשונה אי פעם - התגלו כלי אבן מיוחדים שיועדו לביתור יחמורים בתקופת האבן
- סביבה וטבע
מחקר חדש של אוניברסיטת תל אביב חושף: באזורים שבהרי השומרון, ממזרח לג'לג'וליה ומערת קסם, הופיעו לראשונה בעולם כלי אבן מיוחדים, ששימשו לפני כ-400 אלף שנה לציד של יחמורים. כלי אבן אלו, המכונים מקרצפים מסוג קינה (על שם אתר בצרפת בו זוהו לראשונה) התאפיינו בקצה פעיל המעוצב בצורת קשקשים המאפשר לבצע הן פעולות חיתוך והן עיבוד עורות.
המחקר נערך בהובלת ולאד ליטוב ופרופ' רן ברקאי מהחוג לארכיאולוגיה ותרבויות המזרח הקדום, ופורסם בכתב העת Archaeologies.
פרופסור רן ברקאי
לטענת החוקרים, במהלך ההיסטוריה העתיקה בני האדם הקדמונים התרכזו בעיקר בציד פילים, שסיפקו את מירב הקלוריות בתפריט האנושי היומיומי, ולשם כך השתמשו בכלי אבן המכונים "מקרצפים" לשם עיבוד העורות וקרצוף הבשר מעל העצמות. עם זאת, בשלהי התקופה הפליאוליתית התחתונה, לפני כ-400 אלף שנה, ומשעה שמרבית הפילים נכחדו זה מכבר בארץ ישראל, עברו ציידי הארץ להתמקד ביחמורים קלי הרגליים. לשם כך, הציידים הקדמונים נאלצו לבצע את ההתאמות הטכנולוגיות שיאפשרו להם לצוד, לבתר ולעבד את היחמורים, הזריזים והקטנים בצורה משמעותית לעומת הפילים.
הצורך הוא אבי ההמצאה: ההתפתחות הטכנולוגית נבעה מהשינוי באופי בעלי החיים באזור
דוגמא למקרצף מסוג קינה
ליטוב מסביר: "במסגרת המחקר, ביקשנו להבין למה כלי אבן משתנים לאורך הפרהיסטוריה האנושית והתמקדנו בשינוי הטכנולוגי שחל במקרצף בתקופה הפליאוליתית התחתונה, לפני כ-400 אלף שנה. גילינו שבתקופה הזאת חל שינוי דרמטי בדיאטה האנושית, שנבע כנראה מהרכב הפאונה: בעלי החיים הגדולים, ובעיקר הפילים, נעלמו – והאדם נאלץ לצוד בעלי חיים קטנים יותר, בעיקר יחמורים. כמובן, לצוד פיל גדול ומסורבל זה עניין אחד, ולצוד יחמור זריז זה סיפור אחר לגמרי. גם לבתר חיה כיחמור זו פעולה מורכבת ועדינה יותר. לכן אנו רואים את הופעתם של מקרצפי הקינה החדשים, מאופיינים בקצה פעיל מעוצב יותר, חד, ואחיד בהשוואה למקרצפים הפשוטים בהם השתמשו בני אדם מהתרבות האשלית במשך כמיליון שנה כדי לבתר פילים ובעלי חיים גדולים נוספים".
אותם כלי האבן הייחודים יוצרו מצור שמקורו בהרי השומרון, ממזרח לג'לג'וליה ומערת קסם, שהיוו גם אזורי ההמלטה של היחמורים. הארכיאולוגים מאוניברסיטת תל אביב חפרו באתר הארכיאולוגי ג'לג'וליה, הסמוך לכביש 6, בו חיו כנראה בני אדם מסוג הומו ארקטוס – וכן הסתמכו על ממצאים מהאתר הארכיאולוגי הסמוך מערת קסם. בשני האתרים נמצאו מקרצפים רבים מהסוג החדיש, שנעשו מצור שאינו קיים בסביבת האתרים – ומקורותיו הקרובים ביותר נמצאים באזור יער בן שמן מדרום ובמדרונות המערביים של השומרון ממזרח. מסיבה זו, החוקרים מעריכים שהר עיבל והר גריזים היו מקודשים לציידים הקדמונים כבר החל מהתקופה הפליאוליתית.
הר גריזים והר עיבל. צילום: ד"ר שי בר
פרופ' ברקאי מוסיף: "במחקר אנחנו מזהים הקשרים בין התפתחויות טכנולוגיות לבין שינויים בבעלי החיים שבני האדם הקדמונים צדו ואכלו. לאורך שנים, המחקר המדעי סבר שהשינויים בכלי האבן נבעו כתוצאה מהתפתחויות ביולוגיות שכליות של בני האדם. אנחנו מראים שהקשר הוא קשר כפול, גם פרקטי וגם תפיסתי: מצד אחד, בני האדם עברו לייצר כלים משוכללים יותר כי הם נאלצו לצוד ולבתר בעלי חיים קטנים, זריזים ורזים יותר. מצד שני, אנחנו מזהים גם קשר תפיסתי: אזורי ההמלטה של היחמורים הם אזור הרי עיבל וגריזים שבשומרון, וגם המקרצפים מג'לג'וליה ומערת קסם ששימשו לביתור יחמורים יוצרו מהצור שבאזור הרי השומרון – מרחק לא קטן של כ-20 ק"מ מג'לג'וליה. במילים אחרות, מצאנו קשר בין מקור היחמורים למקור הצור שביתר את בשרם, ואנחנו מאמינים שהקשר הזה היה בעל חשיבות תפיסתית עבור הציידים הללו. הם ידעו מאיפה מגיעים היחמורים, והיה להם חשוב לייצר את הכלים שאיתם ביתרו את היחמורים דווקא מהצור הזה. זאת תופעה מוכרת מכל העולם, והיא רווחת עד היום בקרב קבוצות ילידיות".
ליטוב מסכם: "אנחנו משערים שהרי השומרון היו בעיני אותם בני אדם קדושים, שכן מהם הגיעו היחמורים. חשוב לציין שבג'לג'וליה אנחנו מוצאים המון כלים אחרים מאבנים אחרות שמקורן אחר. כאשר בני המקום ראו שהפילים נעלמים והולכים, הם הפכו תלויים ביחמורים. הם זיהו את מקור השפע של היחמורים ושם החלו לפתח את המקרצפים הייחודיים. זאת התחלה של תופעה שמתפשטת בתקופה מאוחרת יותר לכל רחבי העולם. המקרצפים האלה מופיעים לראשונה בג'לג'וליה, בין 500 ל-300 אלף שנה לפני זמננו, עדיין בהיקף קטן – וזמן קצר אחר כך, 400 עד 200 אלף שנה לפני זמננו, בהיקף גדול בהרבה במערת קסם. גם במזבח שעל הר עיבל המיוחס ליהושע בן נון, ובו ייתכן שבוצעה ה'ברית בין הבתרים', נמצאו הרבה עצמות יחמור מבותרות. כך שנראה כי היחמורים והרי השומרון היו מקודשים גם עבור בני ישראל מאות אלפי שנים לאחר המקרים המתוארים כאן".