מחקרים

RESEARCH

מה מעניין אותך?

כל הנושאים
מוזיאון הטבע
אמנויות
מוח
הנדסה וטכנולוגיה
חברה
מדעים מדויקים
ניהול ומשפט
סביבה וטבע
רוח
רפואה ומדעי החיים
לראשונה: "נוזלים חכמים" ישמשו כחיישנים ביולוגיים רגישים

מחקר

10.04.2024
לראשונה: "נוזלים חכמים" ישמשו כחיישנים ביולוגיים רגישים

פיתוח חדש של אוניברסיטת תל אביב יאפשר יצירת "נוזלים חכמים" אשר ישמשו כחיישנים ביולוגיים רגישים

  • רפואה ומדעי החיים

במסגרת מחקר חדש שהתקיים באוניברסיטת תל אביב ופורסם בכתב העת PNAS, בהובלת המאסטרנטית עמית נצר מהמעבדה של ד"ר אילה למפל מבית הספר שמוניס למחקר ביו-רפואי וחקר הסרטן בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג ס' וייז, הוצגה לראשונה האפשרות לייצר נוזל חכם שישמש כחיישן בפני עצמו.

 

הייחודיות של המחקר, בו השתתתפו גם חוקרים נוספים מהמעבדה, בהם איתי קציר וד"ר אביגיל ברוך לשם, וכן ד"ר מיכל ויטמן מאוניברסיטת בר אילן, נובעת מכך שמצב הצבירה הנוזלי פותח פתח לשימוש בחומרים החכמים במגוון שימושים, שלא היו אפשריים עד היום בחומרים חכמים בעלי אופי מוצק.

 

צוות החוקרים הסביר כי הייחודיות של הנוזלים החכמים היא שכתוצאה מהתכונות הכימיות שלהם, הנוזלים שומרים על הפרדה אחד מהשני, וכך יוצרים טיפות מובחנות, ששמן קונדנסנטים - טיפות זעירות של חומץ בלסמי צפות בשמן זית. בעזרת עיצוב מדויק של המבנה וההרכב של המולקולות בתוך אותם קונדנסנטים, יכולים החוקרים לקבוע למה להגיב וכיצד להשתנות בהתאם לסביבה.

 

במחקרים קודמים, ד"ר למפל הדגימה כיצד ליצור את הקונדנסנטים כך שישחררו את המטען שהם מכילים בתגובה לאור - פיתוח שעשוי לשמש בעתיד לשם שחרור מבוקר של תרופות בגוף, כמו גם לשימושים אחרים. במחקר החדש, ד"ר למפל ביקשה לבחון גישה אחרת לשימוש בנוזלים החכמים, כך שישמשו כ"חיישנים אופטיים" – אשר ישנו את הצבע ועוצמת הפלורוצנטיות שלהם בנוכחות ובתגובה לאנזים ספציפי. 

 

לדברי ד"ר למפל, המחקר נערך בהשראת תהליכים שמתרחשים בטבע. "בתוך התאים בגופנו יש מספר רב של אברונים שמשמשים למטרות שונות, למשל כמיני-מפעלים לייצור מולקולות שנדרשות לקיום ותפקוד התא. חלק מאותם אברונים מוקפים בממברנה, אולם אחרים נבדלים מסביבת התא הכללי בתהליך שנקרא הפרדת-פאזות בין נוזלים - שנובע ממספר רב של אינטראקציות חלשות שמתרחשות בין המולקולות שמרכיבות את האברון, וביחד יוצרות את ההפרדה משאר הסביבה ואת היצירה של קונדנסנט עם מיקרו-סביבה ייחודית".

 

ד"ר למפל הוסיפה: "בתאים, הקונדנסנטים הללו מורכבים בדרך כלל מתערובת של חלבונים וחומצות גרעין - החומר הגנטי של התא. חלבונים שלמים, שבנויים ממאות חומצות אמינו, הם מאתגרים לעבודה במעבדה. לכן אנחנו משתמשים ב'מיני-חלבונים' שבנויים משרשראות קצרות של חומצות אמינו במקום בחלבונים ארוכים. בשל אורכם הקצר, המיני-חלבונים לא מתקפלים ונותרים חסרי מבנה יציב, והגמישות הזו היא שמאפשרת להם לייצר את האינטראקציות עם חומצות הגרעין שיוצרות את הפרדת הפאזות ואת הקונדנסנטים". 

 

המטרה: יצירת קונדנסנטים למגוון רחב של שימושים

ד"ר אילה למפל

 

במקביל, ובעזרת מחקר שנערך על של רצפי חומצות האמינו הנפוצים בקונדנסנטים קיימים בטבע, ד"ר למפל וחוקרים אחרים בתחום זיהו רצפים הממלאים תפקידי מפתח ביצירה של מגוון קונדנסנטים שונים בתאים בגוף. "הבנה זו מאפשרת לנו להשתמש ברצפים שונים כמו אבני לגו בעיצוב המיני-חלבונים שלנו כדי לשלוט בפונקציות הספציפיות שאנחנו רוצים שיהיו להם", היא מוסיפה. 

 

"רצינו לראות אם נוכל לתכנן קונדנסנטים שישמשו כחיישנים. מלנין, הפיגמנט שקובע את צבע העור שלנו, נוצר בגוף כאשר אנזים מסוים מחמצן חומצת אמינו בשם טירוזין. רמות גבוהות של האנזים מאפיינות מחלות עור שונות, החל מהיפרפיגמנטציה וכלה במלנומה. לכן, החלטנו לתכנן את המיני-חלבון שלנו כך שיכיל טירוזין. כתוצאה מכך, כשהוספנו לנוזל את האנזים, הוא חימצן את המיני-חלבונים ושינה את התכונות האופטיות שלהם - הפך אותם פלורוסנטיים. בצורה זו, הראנו שניתן לייצר נוזל חכם שישמש כחיישן ביולוגי, במקרה זה לנוכחות האנזים". 

 

כעת, ד"ר למפל ועמיתיה עובדים על תכנון קונסנסנטים עם מגוון תכונות אחרות. "אנחנו מנסים לגלות ולהרחיב את השימושים והיכולות של מה ניתן לעשות עם נוזלים חכמים". כך, למשל, מעבר לייצור של חיישנים ביולוגיים רגישים, בעזרת שליטה מדויקת בהפרדת הפאזות ניתן לתכנן נוזלים חכמים שישמשו לייצור יעיל ופשוט של תרופות שהיום, כדי לייצר אותן בקנה מידה תעשייתי, יש צורך בתנאים מורכבים ויקרים. 

 

ד"ר למפל גם חוזה כי בעתיד הקונדנסנטים יוכלו לשמש ככלים להובלת תרופות לתוך הגוף, ואפילו ישמשו כמפעלים זעירים שמפיקים את התרופות בתוכנו.

 

"אפשר יהיה גם לתכנן אותם כדי שיגיבו לסביבות ספציפיות וכך לשלוט היכן בדיוק בגוף הייצור מתרחש"- ד"ר למפל.

 

ד"ר למפל מסכמת:

 

"זהו תחום מחקר חדש לחלוטין. הוא עדיין לא יודע מה הוא ולמה הוא טוב. אבל הוא מתרחב במהירות. אפשר לראות זאת במספר הרב של פטנטים ומאמרים בתחום שמתפרסמים מדי חודש בחודשו".
 

עכשיו זה רשמי: חיים ירוקים הם חיים ארוכים

מחקר

01.04.2024
עכשיו זה רשמי: חיים ירוקים הם חיים ארוכים

מחקר ישראלי חדש קובע: סביבה ירוקה מסייעת להאריך את חייהם של חולי לב 

  • סביבה וטבע
  • רפואה ומדעי החיים

תמיד תהיתם איך זה שטרזן נראה כל כך צעיר? כנראה שמסתתרת סיבה מדעית מאחורי הלוק הרענן.

 

במסגרת מחקר ארוך טווח וחסר תקדים מסוגו ובהיקפו, חוקרות מאוניברסיטת תל אביב בחנו לעומק את הקשר שבין סביבה ירוקה, דהיינו סביבה רוויה בצמחייה, לבין שיעור התמותה של חולי לב שעברו ניתוח מעקפים. לאחר הצלבת מידע שהתקבל מאלפי חולים המתגוררים ברחבי מדינת ישראל, לאורך שנים ארוכות, התגלה כי אחוז ההישרדות של חולי לב מנותחי מעקפים שגרים באזורים ירוקים, גבוה משמעותית ביחס לאלו המתגוררים באזורים עירוניים ללא ירוק בעיניים.

 

מחקר ייחודי בהשתתפות 3,128 חולי לב

המחקר הייחודי נערך על ידי הדוקטורנטית מאיה שדה, בהנחייתן של פרופ' רחלי דנקנר מהחוג לאפידמיולוגיה ורפואה מונעת בבית הספר לבריאות הציבור בפקולטה למדעי הרפואה והבריאות, ופרופ' אלכסנדרה צ'ודנובסקי מביה"ס לסביבה ולמדעי כדור הארץ ע"ש פורטר. כמו כן השתתפו במחקר ניר פולמן, נירית אגאי וארנונה זיו ממכון גרטנר לחקר האפידמיולוגיה במרכז הרפואי שיבא, אילן לוי מהמשרד להגנת הסביבה, ופרופ' מייקל בראואר מאוניברסיטת בריטיש קולומביה בקנדה. המחקר בוצע בתמיכת הקרן לבריאות וסביבה והקרן הישראלית למדע, ופורסם בכתב העת היוקרתי Epidemiology.

 

לדברי פרופ' דנקנר: "המחקר הנוכחי התבסס על מאגר נתונים שבנינו במכון גרטנר לפני כ-20 שנה עבור מחקר אחר: 3,128 חולי לב שעברו ניתוח מעקפים בשבעה מרכזיים רפואיים בישראל, מחיפה עד באר שבע, בין השנים 2007-2004. באמצעות נתונים ממשרד הפנים מצאנו ש-1,442 (46%) מהם נפטרו מסיבות מגוונות עד שנת 2021. כעת ביקשנו לבחון עד כמה (אם בכלל) קשורה תוחלת החיים של חולי הלב לאחר הניתוח לכמות הצמחייה הירוקה בסביבת מגוריהם."

 

מגורים בסביבה ירוקה מעלים במובהק את סיכויי ההישרדות של חולים

לצורך המחקר הצליבו החוקרות בין נתוני כתובת המגורים של חולי הלב לבין נתונים מלווייני לאנדסאט של נאס"א המצלמים את כדור הארץ ומסוגלים לאתר את הצבע הירוק ברזולוציה גבוהה מאוד ובטווח של עד 30X30 מטר מכתובת המגורים – מה שמאפשר זיהוי צמחייה גם בתוך אזורים עירוניים. 

 

החוקרות מדדו את נוכחות הצבע הירוק ברדיוס עד 300 מטר סביב כתובתו של כל אחד מהחולים, והצליבו נתון זה אל מול מועדי הפטירה או השרידות של החולים, וזאת לאורך 14 שנה ממועד ביצוע ניתוח המעקפים. בהמשך ביצעו החוקרות ניתוח סטטיסטי מפורט של הנתונים, תוך התאמה למגוון רחב של משתנים: גיל, מין, מוצא אתני, מצב סוציואקונומי, הסיבה לאשפוז (ניתוח אלקטיבי, אלקטיבי למחצה, או חירום) מגורים בפריפריה/מרכז, זיהום אוויר ומרחק מגורים מהים התיכון. מהנתונים עולה שכ-90% ממשתתפי המחקר התגוררו באזורים עירוניים, 80% במישור החוף מהמרכז עד חיפה, 15% באזור ירושלים, ו-5% באזור באר שבע. 

 

"ממצאי המחקר רלוונטיים במיוחד בתקופה הנוכחית בישראל: הם מרמזים כי חשיפה לסביבה ירוקה עשויה להוות גורם מסייע להחלמה מטראומה"  

 

מספרת הדוקטורנטית מאיה שדה: "חילקנו את כתובות המגורים של החולים לשלוש קבוצות, על פי כמות הצמחייה בסביבתן, ומצאנו קשר סטטיסטי מובהק בין סביבה ירוקה לבין ההישרדות של החולים – כלומר כמה שנים הם חיו לאחר הניתוח. התוצאות העלו כי במהלך 12 השנים שלאחר הניתוח, הסיכון לתמותה של מי שחי בסביבה ירוקה מאוד היה נמוך בממוצע ב-7% לעומת מי שחי בסביבה נטולת ירוק. עוד מצאנו כי הקשר המיטיב מובהק יותר בקרב נשים, שהיוו 23% מהמדגם, והיו מבוגרות יותר בעת הניתוח (בנות 69.5 בממוצע) בהשוואה לגברים (63.8 שנים)." 

 

החוקרות מסכמות: "במחקר זה בדקנו שרידות של חולי לב כליליים לאחר ניתוח מעקפים, ומצאנו שמגורים בסביבה ירוקה קשורים להישרדות טובה יותר. אנחנו משערים שיש לכך מגוון סיבות: בסביבה ירוקה אנשים נושמים אוויר נקי יותר ועוסקים יותר בפעילות גופנית, האווירה רגועה, ואיכות החיים טובה יותר. יתכן שממצאי המחקר רלוונטיים במיוחד בתקופה הנוכחית בישראל: הם מרמזים כי חשיפה לסביבה ירוקה עשויה להוות גורם מסייע להחלמה מטראומה."
 

מחקר

28.03.2024
קריאת השכמה: ההתחממות הגלובלית ובירוא היערות מהווים סכנת חיים ממשית לבעלי חיים

מחקר חדש: השילוב בין ההתחממות הגלובלית לכריתת היערות עלול להוביל להכחדה המונית של מיני בעלי חיים

  • סביבה וטבע
  • רפואה ומדעי החיים

מחקר חדש של אוניברסיטת תל אביב ואוניברסיטת קולורדו, שפורסם בכתב העת Nature Climate Change, קובע שהשילוב בין ההתחממות הגלובלית ואירועי חום קיצוניים, יחד עם המשך בירוא היערות (או "השמדת יערות"), עלול להוביל לסכנת חיים ממשית עבור מינים רבים של בעלי חיים, בעיקר אלו בעלי יכולת טיפוס במעלה העצים. 

 

במסגרת המחקר, שהובל על ידי הדוקטורנטית עמר זלוטניק מהמעבדה של ד"ר אופיר לוי בבית הספר לזואולוגיה מהפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז, בשיתוף ד"ר קית' מוסלמן מאוניברסיטת קולרדו, החוקרים בחרו להתמקד בלטאות, והדגימו כיצד בעקבות תופעת ההתחממות הגלובלית, הלטאות נוהגות לחפש מפלט מהקרקע החמה באמצעות שהייה לפרקי זמן ארוכים על עצים. החדשות הרעות הן שהתערבות אנושית במסגרת עיור, השמדת יערות והתפשטות בלתי מבוקרת של שטחים חקלאיים על חשבון יערות, מובילה לצמצום הדרגתי בהיקף העצים הממוקמים בשטחי המחייה של הלטאות, מה שעלול להביא להכחדתן בסופו של דבר.  

 

ד"ר אופיר לוי והדוקטורנטית עמר זלוטניק

ד"ר אופיר לוי והדוקטורנטית עמר זלוטניק

 

ככל שהעולם מתחמם, חשיבותם של העצים כאזור מפלט עבור בעלי חיים עולה

לדברי החוקרים, משבר האקלים ותופעת ההתחממות הגלובלית מאלצים את בעלי חיים לחפש מקומות נוחים לשהות בהם, בניסיון להימלט מאקלים חם בצורה קיצונית. זוהי כמובן תופעה טבעית בה נוקטים גם בני אדם, ואפילו תל-אביבים שנוהגים לחפש פינות מוצלות בחודשי הקיץ באזורים חשופים כדוגמת כיכר הבימה וכיכר דיזינגוף. 
וכאן נכנסים העצים לתמונה. באופן טבעי, העצים משמשים במקום מפלט זמין מהאדמה הרותחת עבור בעלי חיים שיודעים לטפס, במיוחד הודות לעובדה שככל שמתרחקים מהקרקע, טמפרטורת האוויר נמוכה יותר והרוח חזקה יותר. 

 

המשמעות פשוטה: ככל שמגמת ההתחממות הגלובלית הולכת ומאיצה, חשיבותם של עצים כמקום מפלט מהקרקע הלוהטת עבור בעלי חיים הולכת וגדלה. החדשות הרעות הן שדווקא בשנים האחרונות, במקומות רבים בעולם צפיפות העצים דווקא צונחת בהדרגה, בעיקר בעקבות תופעות אנושיות כדוגמת ביעור יערות וכריתת עצים לצרכים אנושיים. זהו מצב מסוכן במיוחד, במסגרתו דווקא בשעה שעקב ההתחממות הגלובלית בעלי החיים תלויים הקבה יותר בעצים לצורך הישרדות, תופעת העיור ובירוא היערות מובילה דווקא לצמצום במספר העצים הזמינים.

 

לדברי הדוקטורנטית עמר זלוטניק: "במסגרת המחקר, ביקשנו לבחון מה תהיה ההשפעה המשולבת של שני התהליכים הללו על בעלי חיים. באופן ספציפי, התמקדנו בלטאות, כיוון שאלו תלויות מאוד בסביבתן כדי לשמור על טמפרטורת גוף תקינה ומחסור במקומות נוחים לשהות בהם יכול להשפיע עליהן דרמטית. במחקר השתמשנו בסימולציית מחשב, שמדמה היכן כדאי ללטאה להיות, בשמש, בצל או על העץ, בכל דקה ודקה, במשך 20 שנים, תחת תנאי האקלים שהיו בעבר ותחת אלו שצפויים להיות בעתיד. באמצעות הסימולציה בחנו כיצד אוכלוסיות של לטאות יושפעו משינויי האקלים כאשר העצים זמינים, וכיצד מצבן ישתנה בעקבות כריתת עצים בבית הגידול שלהן".

 

חם לי! חרדון מחפש עץ פנוי

 

השורה התחתונה: כריתת עצים פוגעת בסיכויי ההישרדות של בעלי חיים

מסקנה מעניינת שעלתה מהמחקר היא ששינויי האקלים לבדם, עשויים במקרים מסוימים אף להועיל לאוכלוסיות של לטאות המתגוררות באזורים קרים. זאת מאחר שההתחממות הצפויה תאפשר ללטאות להיות פעילות למשך פרקי זמן ארוכים יותר במהלך היום ולאורך השנה. עם זאת, כאשר שינויי האקלים מתרחשים במקביל לכריתה של עצים, המגמה החיובית צפויה להתהפך, כך שאוכלוסיות רבות של לטאות עלולות למצוא עצמן מול סכנת הישרדות ממשית. 

 

למעשה, באזורים המתאפיינים כבר כיום באקלים חם, מגמת ההתחממות הגלובלית, גם ללא כריתת עצים, צפויה לכשעצמה לסכן את עצם קיומן של הלטאות, וכריתת עצים תחמיר את מצבן עוד יותר. 

 

ד"ר אופיר לוי מסכם: "המחקר שלנו התמקד בלטאות אבל הוא בעצם מדגים בעיה רחבה יותר שרלוונטית לזנים רבים של בעלי חיים. התוצאות שלנו מוכיחות כי לעצים יש חשיבות מכרעת ביכולת של בעלי חיים להתמודד עם שינויי האקלים, ובמקרים רבים הזמינות שלהם יכולה לעשות, עבור בעלי החיים, את ההבדל בין שגשוש וקריסה. המחקר שלנו מוכיח כמה חשוב לשמור על אזורים מיוערים ועל עצים בכלל, במיוחד לאור האקלים המשתנה. כחלק מהמחקר אנחנו מספקים גם כלים מעשיים יותר עבור מקבלי ההחלטות, כמו מהם גובה או צפיפות העצים הנדרשים באזורים שונים. אנחנו מקווים שהמחקר הזה ישמש כדי לבנות תוכניות יעילות יותר לשימור ושיקום של שטחים טבעיים, כדי שנוכל לספק לבעלי החיים את מה שדרוש להם כדי לשרוד".  

 

הגיע הזמן להתעורר: שינויי האקלים כבר פה, והולכים להשפיע על כולנו

תריסנית מהמין Leucoraja ocellata שצולמה בקצה התפוצה הקר שלה, ים לברדור, ניופאונדלנד, קנדה (צילום: שחר חייקין)

מחקר

17.03.2024
חיים על הקצה

דגים שמשנים את תפוצתם לכיוון הקטבים בשל שינויי האקלים דועכים בשכיחותם

  • רפואה ומדעי החיים

מחקר בינלאומי מקיף שנערך בהובלת צוות חוקרים מאוניברסיטת תל אביב מציג תמונה מדאיגה בנוגע לעתידם של מיני דגים רבים. על פי המחקר, בעקבות ההתחממות הגלובלית ועליית הטמפרטורות בכדור הארץ, מינים רבים של דגים נעים במהירות לכיוון הקטבים, במטרה לשמור על טווח הטמפרטורות שמאפשר את קיומם, אלא שקצב הנדידה משתנה מאוד בין מינים, ואלו שנעים מהר יותר לכיוון הקטבים - דועכים מהר יותר במספריהם. לפי הממצאים המדאיגים, בממוצע, במשך נדידה של 17 ק"מ של לכיוון הקטבים, כחצי משכיחות האוכלוסייה עשויה להיעלם.

 

דג נע

המחקר הבינלאומי נערך בהובלת הדוקטורנט שחר חייקין ופרופ' יונתן בלמקר 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 Nature Ecology & Evolution.

 

המחקר החדש חיבר לראשונה בין שני מסדי נתונים גלובליים: מטא-מחקר שנערך בשאלת שינוי בשכיחות אוכלוסיות הדגים עם הזמן, ומטא-מחקר שנערך בשאלת קצב נדידת מינים של דגים לכיוון הקטבים. בסך הכול, לאחר חיבור מסדי הנתונים, נבדקו 2,572 אוכלוסיות דגים מ-146 מינים, רובן מהאוקיינוסים האטלנטי והשקט בהמיספרה הצפונית.

 

"אנחנו יודעים שבעלי חיים נעים ממקומם בעקבות שינויי האקלים, צפונה, דרומה, למעלה, למטה, כתלות למיקומם ביחס לאזורים הקרירים. בהרים עולים למעלה, בים צוללים למטה, בחצי הכדור הדרומי נודדים דרומה לכיוון אנטרקטיקה ובחצי הצפוני נודדים צפונה לכיוון הקוטב הצפוני. אבל במחקר הנוכחי עניינה אותנו השאלה מה קורה לאותם מינים שנודדים. לא ידענו אם מי שנודד מרוויח כי הוא שורד או נפגע במעבר, ומלכתחילה זז כי הוא רגיש יותר. לצערנו, מצאנו שככל שדגים נודדים יותר לכיוון הקטבים - כך השכיחות שלהם יורדת והם ככל הנראה מתקשים להסתגל למקום החדש", מסביר פרופ' בלמקר.

 

שפתון מהמין Labrus bergylta בקצה התפוצה החם שלו לחופי מזרח האוקיינוס האטלנטי (צילום: שחר חייקין)

 

רילוקיישן מסוכן

"במסגרת המחקר איחדנו שני מסדי נתונים גדולים: האחד בדק את מהירות שינויי התפוצה בקרב דגים, והשני בחן שינויי שכיחות של אוכלוסיות דגים מקומיים על פני עשרות שנים. מצאנו כי מינים שמגיבים מהר יותר לשינוי דווקא נמצאים בסכנה גדולה יותר", מסביר שחר חייקין. "בנוסף", הוא אומר, "לכל אוכלוסייה של מין, למשל לברק, יש תפוצה מרחבית מסוימת. חלק מהאוכלוסיות קרובות יותר לצד הקוטבי וחלק קרובות יותר לצד המשווני של תפוצת המין. היה אפשר להניח שהאוכלוסיות הקרובות יותר לשוליים הקוטביים והקרירים של אזור התפוצה ייפגעו פחות כתוצאה משינויי האקלים, אך מצאנו שההפך הוא הנכון: שינויי תפוצה מהירים לכיוון הקטבים בקרב אוכלוסיות מקווי רוחב גבוהים יותר הביאה לירידה מהירה יותר בשכיחות המין בהשוואה לאוכלוסיות משווניות מאותו המין".

 

לטענת החוקרים, הממצאים החדשים יכולים וצריכים להנחות את מקבלי ההחלטות באשר לניהול טוב יותר של אותם מינים ואוכלוסיות, על ידי בחינה מחודשת של מצב שימורן בראי שינויי האקלים. אוכלוסיות קוטביות של מינים הנעים מהר לכיוון הקטבים זקוקות לניטור צמוד ובחינה של אפשרויות למזעור לחצים המאיימים על שרידותם, לדוגמה הגבלות דיג.

 

"התרגלנו לחשוב שאם מין נודד, סימן שהוא לא בסכנה. זה לא נכון. מסתבר שדווקא למינים האלה צריך להפנות תשומת לב מיוחדת. בשנה שעברה, פורסם מחקר אחר שלנו שבדק מיני דגים מקומיים פה בחופי הארץ  והעלה ממצאים דומים: מינים שמעמיקים יותר בים בעקבות ההתחממות, מאופיינים בשכיחות אוכלוסייה יורדת. בשלב הבא בכוונתנו לבדוק את הקשר הסיבתי הזה גם במינים אחרים, שאינם דגים", מסכם פרופ' בלמקר.

 

הדוקטורנט שחר חייקין ופרופ' יונתן בלמקר

הדוקטורנטית פולינה גולר ופרופ' אביגדור אלדר

מחקר

13.03.2024
איך נגיפים מחליטים אם להישאר ידידותיים?

כך עובד מנגנון קבלת ההחלטות של הנגיפים

  • רפואה ומדעי החיים

מחקר חדש של בית הספר שמוניס לביו-רפואה וחקר הסרטן בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז, פיענח את מנגנון קבלת ההחלטות המורכב שמאפשר לנגיף לבחור אם להפוך אלים או להישאר ידידותי לחיידק בו הוא נמצא. באופן מפתיע, מסתבר שהנגיפים נעזרים במערכת שנועדה להגן על החיידק מפניהם. במסגרת המחקר החוקרים מראים כיצד הנגיף רותם לעזרתו את מערכת החיסון של החיידק, זו שמיועדת להילחם בנגיפים כמוהו, במסגרת קבלת החלטות זו.

 

אל תנשך את המארח!

המחקר נערך בהובלת הדוקטורנטית פולינה גולר, מהמעבדה של פרופ' אביגדור אלדר, בבית הספר שמוניס, ובשיתוף חברי מעבדה נוספים. המחקר פורסם בכתב העת המדעי המוביל Nature Microbiology.

 

בקטריופאג'ים, או "פאג'ים", הם נגיפים שמתמחים בהתקפה של חיידקים לצורכי התרבות. משמעות השם "בקטריופאג’" היא "אוכל חיידקים" ביוונית עתיקה. אולם למרות שמם התוקפני, פאג’ים רבים יכולים לאמץ מצב פעולה "רגוע", שבו הנגיף נטמע בדנ"א של החיידק ונותר רדום בו. למעשה, במקרים רבים נראה שבמצב פעולה זה, הפאג’ים יכולים אפילו לנהל מערכת יחסים של תועלת הדדית עם החיידק המארח אותם.

 

לדברי פרופ' אלדר, פאג’ים דווקא נוטים להעדיף להישאר במצב הרדום, שבו החיידק דואג לצרכיהם ועוזר להם להשתכפל בשלווה. כפי שהראו במחקר קודם, הם מחליטים אם להפוך לאלימים בתגובה לשני סוגי מידע - המצב הבריאותי של המארח, ואותות שנקלטים מבחוץ שמעידים על נוכחות פאג'ים אחרים בסביבה.

 

"פאג’ לא יכול להדביק חיידק שכבר מכיל בתוכו פאג’ אחר מאותו סוג. לכן, במסגרת קבלת ההחלטות הנגיפית, אם פאג’ מזהה שהמארח שלו נפגע אבל קולט גם אותות המעידים על כך שיש פאג’ים אחרים בסביבה, הוא יבחר להישאר אצל המארח הנוכחי, בתקווה שזה יתאושש. אם הוא לא מזהה אות מבחוץ, הפאג’ 'מבין' שייתכן שיש מקום עבורו במארח אחר בסביבה ואז הוא יהפוך לאלים, יהרוג את המארח שלו ויעבור לקורבן הבא".

 

מירוץ החימוש בין החיידקים לנגיפים עולה שלב

במחקר החדש, אלדר ועמיתיו פענחו את המנגנון שמאפשר לנגיף לקבל את ההחלטות הללו. "גילינו שבתהליך זה, הפאג’ בעצם משתמש במערכת שהחיידק פיתח כדי להילחם בפאג’ים", מספרת הדוקטורנית פולינה גולר. כאשר אין אותות מבחוץ המעידים על נוכחות פאג’ים אחרים בחיידקים סמוכים – הפאג’ מפעיל אסטרטגיה אחת שמנטרלת את מערכת ההגנה החיידקית נגדו. "ואז, כשמערכת ההגנה מנוטרלת, הפאג’ נכנס למצב האלים, משתכפל והורג את המארח שלו", מתארת גולר את ההתרחשויות. "אולם אם הפאג’ קולט שיעור גבוה של אותות מבחוץ, הוא בוחר באסטרטגיה השנייה, ובמקום לנטרל את מערכת ההגנה נגדו, הוא משתמש במתקפה שלה בכדי להכנס למצב השינה שלו בגנום של החיידק, בו המערכת אינו פועלת עליו יותר".

 

"המחקר חושף רמה חדשה של תחכום במרוץ החימוש בין החיידקים לנגיפים", מוסיף פרופ' אלדר. "עד היום, מרבית המחקר של מערכת החיסון החיידקית התמקד בעיקר בהתמודדות של חיידקים עם פאג’ים אלימים בלבד, והמנגנונים שקשורים לאינטראקציה בין חיידקים ונגיפים במצב הרדום נותרו מוכרים הרבה פחות. "גם לחיידקים יש בעצם אינטרס לשמור את הנגיפים במצב רדום, קודם כל כדי לשרוד, אבל גם כי הגנים של הפאג’ים הרדומים עשויים לתרום לתפקוד של החיידק", הוא אומר.

 

"הממצאים הללו מעניינים ממגוון סיבות. סיבה אחת היא שיש חיידקים, כמו החיידק שגורם למחלת הכולרה, שהופכים להיות אלימים יותר אם הם מכילים פאג’ים רדומים. בחיידקים אלה, הרעלנים העיקריים שהחיידק מייצר וגורמים לנו נזק למעשה מקודדים בגנום של הפאג’, שמשולב בדנ"א של החיידק", מסביר פרופ' אלדר. "בנוסף, פאג’'ים יכולים לשמש גם ככלים למלחמה בחיידקים ולשם כך חשוב להבין את מנגנוני הפעולה שלהם. לבסוף, אנחנו חוקרים פאג’ים כדי להבין טוב יותר כיצד נגיפים פועלים באופן כללי. גם נגיפים רבים שגורמים למחלות בבני אדם יכולים לעבור בין מצב הפעולה האלים לרדום".

גל ורד מחזיקה חבל עליו גדל אלמוג רך בשונית האלמוגים בעומק 15 מטרים מול חוף קצא"א (צילם: ד"ר רונן ליברמן)

מחקר

18.02.2024
בשורות מעודדות: זיהום הפלסטיק במפרץ אילת נמוך בהשוואה לשוניות אלמוגים אחרות

צוות המחקר: "יש לפעול במהירות כדי להמשיך להגן על שוניות האלמוגים שלנו"

  • סביבה וטבע
  • רפואה ומדעי החיים

מחקר באוניברסיטת תל אביב אסף נתונים בהיקף רחב על זיהום הפלסטיק במפרץ אילת ומצא כי כמות הפסולת נמוכה בהשוואה לשוניות אלמוגים באתרים דומים ברחבי העולם, בהם בוצעו מחקרים דומים. לדברי צוות החוקרות, בנוסף להשוואה הגלובלית, נמצא שהזיהום בשמורת הטבע הימית באילת נמוך באופן מובהק ביחס לאתרים האחרים שנבדקו, הן בריכוז פסולת הפלסטיק הנראית לעין, והן בריכוז חלקיקי המיקרופלסטיק במים. "המשמעות", הן אומרות, "היא שאצלנו עוד לא מאוחר, אבל אנחנו חייבים לפעול במהירות כדי להמשיך להגן על שוניות האלמוגים במפרץ אילת".

 

"יהיה זה חוסר אחריות משווע אם השוניות במפרץ אילת, שמהווה מקלט מפני שינויי האקלים, ייכחדו דווקא בגלל פסולת"

 

המחקר הובל על ידי גל ורד, סטודנטית לדוקטורט מהמכון הבין אוניברסיטאי באילת, בהנחייתה של פרופ' נועה שנקר מבית הספר לזואולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז וממוזיאון הטבע על שם שטיינהרדט באוניברסיטת תל אביב. המחקר פורסם בכתב העת Science of the Total Environment, ותורם משמעותית לקידום בסיס הידע למחקרים עתידיים גם במפרץ אילת וגם בשוניות אחרות ברחבי העולם.

 

מסבירה פרופ' שנקר: "כיום ידוע ששוניות האלמוגים במפרץ אילת מגלות עמידות יחסית לשינויי האקלים, ומצבן טוב בהשוואה לשוניות באזורים טרופיים רבים בעולם, שעלולות להיעלם בתוך עשורים אחדים. לכן מפרץ אילת נחשב למקום מקלט לאלמוגים, והשוניות כאן חשובות במיוחד. מחובתנו לנקוט בצעדים דחופים כדי להגן עליהן, בין היתר מהאיום הכרוך בפסולת פלסטיק. לצורך זה ביקשנו לשרטט תמונה מקיפה ככל האפשר של זיהום הפלסטיק במפרץ על כל צורותיו, עם דגש על סביבתה המיידית של שונית האלמוגים".

האזינו כאן לפודקאסט של פרופ' שנקר 'מדע ומוסיקה מתחת למים'.

 

מרבית הפסולת הגדולה: ציוד דיג ושיט ש-70% ממנה היא פסולת פלסטיק

המחקר המקיף בוצע לאורך שנתיים (2022-2020), בארבע עונות שונות: בקיץ ובסתיו 2020, באביב 2021, ובחורף 2022, בעומקים של 5 עד 100 מ', ובארבעה אתרים שונים: באזור הצפוני מגבול ירדן ועד המלונות, באזור התיירות ובקרבת מרכז העיר אילת, בין המזחים של קצא"א ובשמורת הטבע הימית הקרובה לגבול מצרים.  

 

החוקרות מדדו שלושה סוגי זיהום:

  • פסולת גדולה שמקורה באדם וניתן לראותה בעין. כך תועדו פריטי פלסטיק ופסולת אחרת (עץ, בטון, זכוכית, מתכות, ביגוד, סיגריות... ועוד), על קרקעית הים ובשונית עצמה. הפריטים חולקו למספר קטגוריות: אריזות (פחיות, בקבוקים, וכד'), פריטים המשמשים לדיג ו/או לשיט, פריטים חד-פעמיים (מגבונים, סכו"ם, כוסות וכד'), ואחרים - בגדים, סיגריות, ועוד. רמת הזיהום נמדדה על פי מדד של מספר פריטים ליחידת שטח.
  • חלקיקי מיקרופלסטיק (חלקיקי פלסטיק זעירים שגודלם פחות מ-5 מ"מ), במי הים הסובבים את השוניות עצמן. חלקיקים אלה נאספו באמצעות שיטה חדשה במחקר העולמי בתחום המיקרופלסטיק: צוללנים שגררו רשתות בסמוך לשוניות, בשונה מרוב המחקרים שנעזרים בסירות, ולפיכך מדווחים על ריכוזי מיקרופלסטיק בחלק העליון של עמודת המים, ובמרחק רב מהשוניות ומהחיים בהן. רמת זיהום המיקרופלסטיק נמדדה על פי מדד של מספר חלקיקים לנפח מי ים.
  • תוספי פלסטיק (חומרים כימיים המשולבים בפלסטיק בתהליך הייצור), שנוכחותם נבחנה בדגימות מי ים וקרקע בקרבת השוניות. רמת הזיהום נמדדה על פי מדדים של ריכוז לנפח מים וריכוז לגרם של סדימנט.

 

מיקרופלסטיק ממפרץ אילת

מיקרופלסטיק ממפרץ אילת 

 

הממצאים העלו כי מרבית הפסולת הגדולה נובעת מציוד דיג ושיט, ו-70% ממנה הם פסולת פלסטיק. בדגימות המים והקרקע, שנאספו עד לעומק של 30 מ', לא נמצאו עדויות של זיהום משמעותי של תוספי פלסטיק. כמו כן נמצא כי אתר שמורת הטבע, הרחוק ביותר מהעיר, הוא גם הנקי ביותר באופן מובהק – גם מפסולת גדולה הנראית לעין על הקרקעית, וגם ממיקרופלסטיק במים שבסביבת השוניות. בנוסף, תועדו אינטראקציות בין הפסולת לבעלי חיים: פסולת שמכסה ועלולה לחנוק בעלי חיים או חוסמת להם את אור השמש, פסולת מסובכת באלמוגים, וגם מקרים בהם בעלי חיים משתמשים בפסולת כמחסה או כמצע גידול.

 

התקווה היא שהניקיון היחסי שנמצא אינו למראית עין

"החדשות הטובות מהמחקר שלנו הן שבמפרץ אילת יש ככל הנראה פחות זיהום פלסטיק בהשוואה לשוניות טרופיות באזורים אחרים בעולם", אומרת גל ורד ומוסיפה "עם זאת, חשוב לזכור שסקרנו פסולת גדולה עד לעומק 100 מ' ואת שאר המזהמים עד עומק של 30 מ', ושמצאנו הבדלים משמעותיים בין רמת הזיהום באזורים רדודים מול עמוקים: ככל שהעומק גדול יותר, יש יותר פסולת. עובדה זו מתיישבת עם ממצאים של מחקרים דומים באזורים אחרים בעולם, וכן עם המבנה הטופוגרפי של קרקעית הים במפרץ אילת, שהוא צר ועמוק מאוד - עד 800 מ'. אנחנו משערות שפסולת שמגיעה מהיבשה למים הרדודים גולשת במדרון התלול של דופן המפרץ לעומק רב יותר. כלומר, ייתכן בהחלט שהניקיון היחסי שמצאנו הוא רק למראית עין (ואכן, סערה גדולה ב-2020 הביאה לחופים פסולת ישנה מאוד מהמעמקים)".

 

מטלית לחה חונקת אלמוג אבן בשמורת חוף אלמוג (צילום: גל ורד)

מטלית לחה חונקת אלמוג אבן בשמורת חוף אלמוג (צילום: גל ורד)

 

ממצא מעודד נוסף שמציינות החוקרות הוא שהעובדה ששמורת הטבע נמצאה פחות מזוהמת בפסולת פלסטיק באופן מובהק ביחס לאתרים האחרים במפרץ, מעידה כי על ידי ניהול נכון ושימור הסביבה באופן מקיים, כפי שאכן נעשה בשמורה, אפשר להגן על השונית מפני ההשפעות השליליות של פסולת פלסטיק. "כך גם ילדינו ונכדינו יזכו ליהנות מאוצרות הטבע שבשונית האלמוגים של אילת", הן אומרות.

 

"חשוב להדגיש כי העובדה שהשמורה הימית נמצאה נקייה יותר מהאתרים האחרים שבדקנו מעידה על כך שקיימים פתרונות ישימים למניעה ולשימור. דרושות התגייסות ורגולציה, מדיניות ואסטרטגיה - למען הסביבה הימית של כולנו. דוגמה טובה לכך היא האיסור של עיריית אילת על שימוש בכלים חד-פעמיים בחופים. אנחנו קוראות למקבלי ההחלטות ולציבור כולו: עוד לא מאוחר! עם התנהלות וניהול נכונים אפשר להגן כראוי על שוניות האלמוגים של מפרץ אילת", מסכמות החוקרות.

 

המאמר מוקדש לזכרו של טל אילון, איש של ים, מפקד כיתת הכוננות של כפר עזה שנרצח ב-7 באוקטובר. טל היה סקיפר ובעל תואר ראשון בביולוגיה ימית, חינך דורות של ימאים במכללה הימית מכמורת, בן 46 בנופלו.

מחקר

11.02.2024
מה משפר את תהליך הייחור של צמחים שנחשב קריטי בחקלאות?

חוקרים גילו דרך לייעל משמעותית את תהליך ההשרשה בתהליך השיבוט הגנטי הטבעי של צמחים

  • סביבה וטבע
  • רפואה ומדעי החיים

כל מי שמייחר צמחים כתחביב מזדהה עם השמחה למראה שורש חדש שמופיע. כשמדובר בהשרשת ייחורים בתחום החקלאות המודרנית, מדובר בפעולה שנחשבת לגורם קריטי היות וחלק ניכר מעצי הפרי, כמו גם עצי יער וצמחי נוי, מתבססים כיום על השרשת ייחורים. במחקר בינלאומי נרחב ורב-שלבי שארך שמונה שנים, בהובלת חוקרים מבית הספר למדעי הצמח ואבטחת מזון באוניברסיטת תל אביב וממכון וולקני, פותחו חומרים חדשים שמגדילים משמעותית את אחוזי ההשרשה של ייחורים שנלקחו מעצים. לדברי החוקרים, שיפור תהליך ההשרשה יכול לתרום לחקלאות העולמית במגוון היבטים: פיתוח זנים איכותיים חדשים, הוזלת מחירים לחקלאי ולצרכן, הגדלת הכלכליות של גידולים רבים, והתאמת גידולים לתנאי האקלים המשתנים.

 

לזרז את הטבע

המחקר הובל על ידי ד"ר רועי ויינשטיין ותלמיד המחקר אהד רוט מבית הספר למדעי הצמח ואבטחת מזון בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז, וד"ר עינת שדות מהמכון למדעי הצמח במכון וולקני. כמו כן השתתפו במחקר: ד"ר אינה וינץ מבית הספר למדעי הצמח באוניברסיטת תל אביב, פרופ' ניר בן-טל וד"ר עמית קסל מהמחלקה לביוכימיה וביולוגיה מולקולרית באוניברסיטת תל אביב, סלע יחזקאל, אורי סררו, אבי אליהו, פן צאלה, ד"ר ויקאס דיוודי, ד"ר מירה כרמלי-וייסברג, פליקס שעיה, וד"ר עדי פייגנבוים-דורון ממכון וולקני, ופרופ' יוסף ריוב מהפקולטה לחקלאות של האוניברסיטה העברית. המחקר בוצע בשיתוף פעולה עם חוקרים מארה"ב, מגרמניה, מדנמרק ומאנגליה, ותוצאותיו פורסמו בכתב העת היוקרתי Nature Biotechnology.

 

מימין:  סלע יחזקאל, אוהד רוט, ד"ר רועי ויינשטיין וד"ר עינת שדות

מימין:  סלע יחזקאל, אוהד רוט, ד"ר רועי ויינשטיין וד"ר עינת שדות

 

"שיטת הייחורים משמעה ריבוי א-מיני של צמחים, שלא באמצעות זרעים", מסבירה ד"ר שדות. "בשיטה זו נלקח ענף מפרט נבחר בעל תכונות רצויות (טעם הפרי, עמידות ליובש, עמידות למחלות וכד'). חלקים מאותו ענף, שנקראים ייחורים, נחשפים לתנאים שגורמים להם להצמיח שורשים ולהפוך לצמחים עצמאיים. הפרטים החדשים שנוצרים בדרך זו הם למעשה שיבוטים, בעלי גנטיקה זהה לזו של צמח האם. אחוזי ההשרשה משתנים בין סוגים שונים של אותה משפחה, בין מינים שונים של אותו סוג, ואף בין זנים שונים של אותו מין, וקיימים צמחי חקלאות חשובים שקשה במיוחד להשרישם. כדי שהגידול יהיה כלכלי, יש צורך באחוזי השרשה של 60-50% לפחות, ונתון זה מהווה שיקול משמעותי בבחירתו של החקלאי".

 

כדי לשפר את אחוזי ההשרשה, נהוג לחשוף ייחורים להורמון הצמחי אוקסין - הליך שהתגלה כבר לפני כ-70 שנה וכמעט שלא השתנה מאז. "יעילות הטיפול הקיים באוקסין משתנה מגידול לגידול", אומרת ד"ר ויינשטיין. "יש סוגי צמחים רבים שמגיבים אליו במידה מועטה בלבד ואחוזי ההשרשה שלהם נותרים נמוכים. במחקר שלנו ביקשנו להגביר את השפעת האוקסין על הייחורים", היא מסבירה. מספר עדויות בספרות המחקרית ותצפיות של אנשי מקצוע בשטח הובילו את צוות המחקר לשאלת המחקר: האם שחרור איטי של האוקסין בצמח יגדיל את הצלחת ההשרשה של הייחורים?

 

הגיע ליומיים ונשאר לשבוע וחצי – חומר משפר השרשה

בשלב הראשון יצרו החוקרים 'ספרייה' של חומרים שמבוססת על תצמידי אוקסינים סינטטיים: מולקולות שבהן אוקסין סינטטי מחובר לקבוצה כימית אחרת המנטרלת את פעילותו. השפעת החומרים נבדקה על ייחורים של העץ אקליפטוס גרנדיס, אשר בטיפול סטנדרטי באוקסין מגיעים לאחוזי השרשה נמוכים של כ-15-10% בלבד.

 

"הבחינה הראשונית איתרה מספר חומרים בעלי השפעה חיובית על תהליך ההשרשה והמשך המחקר התמקד בחומר היעיל ביותר", מסביר תלמיד המחקר אהד רוט. "גילינו שחומר זה מאפשר שילוב של חדירות גבוהה לצמח  עם שחרור ממושך של החומר הפעיל, האוקסין הסינטטי, כך שהאוקסין שוהה בצמח הרבה יותר זמן - עד שבוע וחצי במקום יומיים בטיפול הרגיל." ואכן, הטיפול המשודרג הקפיץ את אחוזי ההשרשה של ייחורי האקליפטוס גרנדיס ל-60% - עד פי 6 מהשיטה הסטנדרטית.

 

בהמשך, על מנת להבין לעומק את אופן פעילותו של החומר החדש, השתמשו החוקרים בצמח הארבידופסיס, צמח המודל הנפוץ בעולם. הם גילו כי האוקסין הסינטטי שבבסיס החומר החדש יציב יותר (כלומר מתפרק לאט יותר), בתאי הצמח בהשוואה לאוקסין שבבסיס החומר הסטנדרטי. בנוסף, החוקרים זיהו משפחה של אנזימים בצמח האחראים לשחרור האוקסין הסינטטי,  ומווסתים את קצב השחרור. באמצעות מידול המבנה והתכונות הביוכימיות של האנזימים הללו אותרו מאפיינים חשובים של פעילותם.

 

עץ אקליפטוס גרנדיס בוגר

 

הסוד העתיק של עץ השמן המרוקני

בשלב הבא ביקשו החוקרים לבדוק אם אותם אנזימים קיימים גם בצמחים אחרים, בהנחה שנוכחותם תאפשר שימוש בחומר החדש גם בגידולים נוספים. הם גילו שהאנזימים הללו, או מקבילותיהם, הם עתיקים מאוד והשתמרו לאורך האבולוציה בכל עץ שנבדק. לאור הממצאים המעודדים הם החלו לבחון את יעילות החומרים שפיתחו במגוון גידולים חקלאיים.

 

אחד הגידולים החשובים שנבדקו במחקר הוא הארגן – עץ השמן המרוקני, שנחשב לצמח בעל ביקוש עולמי שרק הולך ועולה מכיוון שהוא משולב במגוון גדול של מוצרי מזון, בריאות וטיפוח. "עד היום, המקור הכמעט בלעדי לשמן זה הוא פירות של עצי ארגן שגדלים באופן אנדמי במרוקו, ומתרבים ברבייה מינית, כלומר דרך זרעים. כל המאמצים להפוך את הארגן לגידול חקלאי, שניתן לרבות אותו על ידי השרשת ייחורים, נכשלו, כולל ניסיונות אצלנו בישראל", מסבירים החוקרים.

 

עתיק ומבוקש. ענף עץ ארגן

 

במחקר הנוכחי, נטלו החוקרים ייחורים מכמה עצי ארגן שגדלים בישראל, חשפו אותם לחומר שפיתחו, והצליחו בדרך זו לייצר מספר גדול של שתילים. בשיתוף עם הקיבוצים קטורה, בית קמה, חצרים וסמר הם שתלו מטעי ארגן שמבוססים על ייחורים מפרטים בודדים שהושרשו באמצעות חומר ההשרשה החדש, וכעת הם בוחנים היתכנות להפוך אותם לגידול חקלאי בישראל. תוצאות מעודדות התקבלו גם בניסויים עם ייחורים של כנות תפוח, מיני צפצפה וזנים נוספים של אקליפטוס. בכולם הושגו אחוזי השרשה גבוהים, פי 2 ויותר בהשוואה לטיפול האוקסין הסטנדרטי.

 

"במהלך המחקר, פיתחנו חומר שמשפר משמעותית את אחוזי ההשרשה של ייחורים חקלאיים. הפיתוח יכול להיות משמעותי ביותר לחקלאות העולמית בשלושה היבטים. ראשית, ייעול הליך ההשרשה עשוי להוזיל משמעותית את עלות השתילים לחקלאי, ובסופו של דבר גם את התוצרת החקלאית לצרכנים. שנית, בזכות השיטה ניתן לפתח ולמסחר עוד זנים איכותיים, ואין עוד צורך 'להתפשר' על זנים איכותיים פחות רק בגלל שיש להם אחוזי השרשה גבוהים. ושלישית, השיטה יכולה לייעל ולהאיץ פיתוח של זנים בעלי תכונות המותאמות לסביבתם המשתנה, כמענה לשינויי האקלים המהירים. במחקרי המשך נעמיק את הבנת מנגנון הפעולה של החומרים החדשים ונחפש חומרים נוספים, אולי אף יעילים יותר, שיכולים לשמש כתצמידים המאטים את שחרור האוקסין בצמח", מסכמים החוקרים בסיפוק.

מחקר

29.01.2024
מחקר ראשון מסוגו מדרג את מידת הנזק הסביבתי של סוגי המיקרו-פלסטיק

מוצרי הפלסטיק שעשויים מפוליפרופילן, דוגמת בקבוקי שמפו - הם המסוכנים ביותר לסביבה הימית

  • מוזיאון הטבע
  • סביבה וטבע
  • רפואה ומדעי החיים

מחקר חדש מאוניברסיטת תל אביב נקט בגישה חדשנית להערכת הנזק הסביבתי של מיקרופלסטיק. מיקרופלסטיק הוא בעצם שם כולל לחלקיקי פלסטיק שנוצרים עם התפרקות מוצרי פלסטיק מבסיסי פולימרים שונים, וגורמים נזק רב לסביבה בכלל ולסביבה הימית בפרט. במסגרת כך, החוקרים דירגו את מידת הנזק הסביבתי של שישה סוגי מיקרופלסטיק ומצאו כי הבסיס הפולימרי המסוכן ביותר הוא פוליפרופילן, המשמש בין היתר לייצור קופסאות אוכל ובקבוקי שמפו. אחריו בדירוג: פוליאתילן (שקיות סופר), פוליסטירן (קלקר וחד"פ) ,פוליאתילן טרפטאלט (בקבוקי משקה), ופולילאקטיק אסיד.

 

החוקרים: "המחקר שלנו נועד לאותת: שימו לב! כיום אין זה מעשי להפסיק לחלוטין את השימוש בפלסטיק, ולכן חשוב שנדע מהם הסוגים המסוכנים ביותר, ונפנה אליהם את הזרקור. מידע כזה נועד לתמוך בתהליכי קבלת החלטות, לצורך קביעת מדיניות סביבתית ואכיפתה."

 

המחקר הובל על ידי ד"ר אינס צוקר, ראשת המעבדה לננוטכנולוגיה סביבתית באוניברסיטת תל אביב והדוקטורנט אנדריי איתן רובין מביה"ס פורטר ללימודי הסביבה. כמו כן השתתפו במחקר הדוקטורנטית רימה גנאים מביה"ס פורטר ותלמידת המחקר שירי לוי מהמחלקה למדע והנדסה של חומרים. המאמר פורסם בכתב העת Science of the Total Environment.

 

"אנחנו עוסקים במחקר על מיקרופלסטיק וננופלסטיק מאז הקמת המעבדה," אומרת ד"ר צוקר. "הערכת נוכחות חלקיקי פלסטיק גורמת נזק לסביבה, לאקלים, לבעלי חיים, ולעתים גם לבריאותם של בני אדם, והנושא נמצא בחזית המחקר העולמי היום. אולם, מרבית המחקרים מעריכים את הסיכון הכרוך בנוכחות מיקרופלסטיק בפריזמה צרה - על פי אומדן יחיד שבחרו החוקרים. במחקר שלנו ביקשנו להגיע להערכה מדויקת יותר על ידי שילוב של 5 מדדים שונים: שכיחות הימצאותם של חלקיקי הפלסטיק, הנטייה שלהם להתפרק (כתוצאה מהתחמצנות או שבירה מכנית) , פוטנציאל חמצון המים, ורעילות."

 

מה הפלסטיק הכי נפוץ?

בשלב הראשון סקרו החוקרים 50 מאמרים מדעיים שקבעו אילו סוגי מיקרו-פלסטיק מצויים בדגימות מי ים מכל העולם. על סמך הסקירה הם בחרו להתמקד ב-6 סוגי פולימרים – המרכיב הבסיסי של הפלסטיק. ראשית נבחרו 3 פולימרים המיוצרים מדלקי מאובנים מזהמים:  פוליאתילן – הנפוץ ביותר, שנמצא למשל בשקיות פלסטיק; פוליפרופילן – ממנו עשויים בין היתר בקבוקי שמפו וקופסאות אוכל; ופוליסטירן – הבסיס של קלקר וכלים חד-פעמיים. מולם נבדקו 3 סוגי פולימרים 'ירוקים' יחסית: PET – הפלסטיק ממנו עשויים בקבוקי שתייה, הכולל 25% או 50% רכיב ממוחזר; ו-PLA – הפולימר היחיד המבוסס על עמילן תירס, שאמור להוות חלופה טבעית ומתחדשת לדלקי מאובנים. על סמך סקירת הספרות בדקו החוקרים את הפרמטר הראשון במחקר – תפוצת סוגי המיקרו-פלסטיק השונים בסביבה הימית. הם מצאו כי חלקיקי פוליאתילן הם הנפוצים ביותר.

 

בהמשך הוצבו דגימות פלסטיק העשויות מ-6 סוגי הפולימרים על גג של בניין בפקולטה להנדסה באוניברסיטה, בתוך מיכלים של תמיסה המדמה מי ים, למשך תקופה של שנה. החוקרים מסבירים כי כך הושגה חשיפה ממושכת וכפולה – הן לתנאי הים והן לפגעי מזג האוויר – המדמה את החשיפה של פסולת פלסטיק באוקיאנוסים.

 

חלקיקים קטנים - מסוכנים יותר

במהלך ובתום השנה נבחנו דגימות הפלסטיק כדי למדוד 2 פרמטרים נוספים: רמת ההתחמצנות, שהופכת את הפלסטיק לשברירי יותר, והפוטנציאל לשבירה מכנית. החוקרים מסבירים: "שתי התופעות גורמות לפלסטיק להתפרק לחלקיקים קטנים יותר ויותר – מיקרו-פלסטיק ואפילו ננו-פלסטיק. ככל שהחלקיקים קטנים יותר כך עולה פוטנציאל הרעילות שלהם לבעלי חיים וגם לאדם, מכיוון שהם מסוגלים לעבור מחסומים רבים יותר בתוך הגוף, לחדור למחזור הדם ואף להגיע למוח." המחקר העלה כי פוליפרופילן מתחמצן יותר משאר הפולימרים, ואילו פוליסטירן נשבר יותר מהאחרים, לחלקיקים הקטנים ביותר, בעקבות הפעלת כוחות מכניים.

 

בנוסף לקחו החוקרים דגימות מהתמיסות שבהן הושרו הפולימרים השונים, כדי לבחון שינויים בחומציות המים עקב הבליה הממושכת. אנדריי רובין מסביר: "לעלייה בחומציות מי הים יש משמעות רבה לשינויי האקלים. באופן טבעי, פחמן דו-חמצני מהאטמוספירה מתמוסס במי הים, ומוטמן במים בצורה של מלח המכונה סידן פחמתי (קלציום קרבונט). עלייה בחומציות מי הים פוגעת ביכולתם של האוקיינוסים לקלוט ולקבע CO2, כך שכמות גדולה יותר נותרת באטמוספירה ומשפיעה באופן שלילי על שינויי האקלים." המחקר מצא כי הפולימר פוליפרופילן מעלה את חומציות המים בשלושה סדרי גדול – יותר מכל פולימר אחר שנבדק בניסוי.

 

כעת סיננו החוקרים את התמיסות כדי להפריד אותן לשניים: חלקיקי המיקרו-פלסטיק המוצקים שנותרו בהן, והמיצוי הנוזלי – התמיסה שאליה זלגו בעיקר התוספים ששולבו בפלסטיק בעת ייצורו כדי להקנות לו תכונות רצויות כמו צבע, גמישות או חוזק. במעבדה למיקרוביולוגיה נחשפו חיידקים ימיים לשני תוצרי הסינון – המוצק והנוזל, כדי לבחון את מידת רעילותם. לדברי רובין "חיידקים הם היצורים הראשוניים בשרשרת המזון הימית, ופגיעה בהם עלולה לערער את מארג המזון כולו. לכן חשוב כל כך להבין אם, כיצד, ובאיזו מידה הם נפגעים מסוגים שונים של פלסטיק."

 

המחקר מצא שחלקיקי הפלסטיק המוצקים גרמו לחיידקים נזק מועט אם בכלל, אך המיצוי – אותם כימיקלים שזולגים לסביבה כתוצאה מבליה של הפלסטיק – התגלה כרעיל ביותר, וגרם להאטה משמעותית בקצב החלוקה הטבעי של החיידקים. החוקרים הופתעו לגלות כי החומר הרעיל ביותר לחיידקים הוא דווקא המיצוי של PLA המיוצר מעמילן תירס. ממצא זה מעיד, לדבריהם כי לא די בפיתוח פולימרים טבעיים שיחליפו דלקי מאובנים בייצור פלסטיק. חשוב לשים דגש גם על הפחתה או החלפה של התוספים הכימיים המשולבים בכל מוצרי הפלסטיק.

 

למקד את הזרקור בכיוון הנכון

לאחר שהתקבלו הנתונים, הוענק לכל אחד מ-6 הפולימרים ציון עבור כל אחד מ-5 הפרמטרים – תפוצה, התחמצנות, שבירות מכנית, החמצת מי ים, ורעילות לחיידקים ימיים. כל הציונים שוקללו כדי לדרג את מידת הנזק הסביבתי של סוגי המיקרו-פלסטיק השונים. השקלול העלה כי הפולימר המסוכן ביותר לסביבה הוא פוליפרופילן, אשר כאמור משמש לייצור קופסאות אוכל, בקבוקי שמפו, וכד'. כמו כן נמצא כי PLA, הפולימר העשוי מעמילן תירס, הוא הבטוח ביותר מבחינה סביבתית.

 

ד"ר צוקר מסכמת: "פסולת פלסטיק מהווה כיום איום סביבתי עצום, ובאוקיאנוסים כבר נוצרו 5 איי פלסטיק ששטחם הכולל מגיע ככל הנראה למיליוני קמ"ר. מכיוון שאין זה מעשי כיום להפסיק לחלוטין את ייצור הפלסטיק והשימוש בו, חשוב לדעת במה להתמקד כל עוד לוקחים בחשבון מכלול של פרמטרי הסיכון – וזו המטרה העיקרית של מחקר זה. הממצאים שלנו נועדו לסייע למקבלי החלטות ולקובעי מדיניות הנאבקים בתופעה, וכן לחוקרים המחפשים פתרונות, למקד את הזרקור בכיוון הנכון. ספציפית מצאנו שפוליפרופילן הוא הפולימר המסוכן ביותר לסביבה, ואנו ממליצים לשים דגש על מוצרי פלסטיק מסוג זה."

מחקר

23.01.2024
חוקרים הצליחו לגדל עגבניות שצורכות פחות מים ומבלי שתהיה פגיעה ביבול

פריצת הדרך המדעית תסייע להגדיל את היבול של צמחים בתנאים של יובש

  • רפואה ומדעי החיים

תגלית חדשה של אוניברסיטת תל אביב הצליחה ליצור ולאפיין זנים של עגבנייה בעלי יעילות נצילות מים גבוה יותר ללא פגיעה ביבול. החוקרים נעזרו בטכנולוגית הקריספר ובאמצעות עריכה גנטית הצליחו לגדל עגבנייה שצורכת פחות מים מבלי שתהיה פגיעה ביבול ובאיכות ובטעם. 

 

המחקר נערך במעבדתם של פרופ' שאול ילובסקי וד"ר ניר שדה ובהובלת צוות חוקרים מבית הספר למדעי הצמח ואבטחת מזון בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז: Dr. Malikarjuna Rao Puli, לשעבר פוסטדוקטונט בהנחייתו של פרופ' שאול ילובסקי ו-Purity Muchoki, סטודנטית לד״ר בהנחיה משותפת של פרופ' ילובסקי וד"ר ניר שדה. למחקר היו שותפים גם סטודנטים ופוסטדוקטורנטים נוספים מבית הספר למדעי הצמח באוניברסיטת תל אביב, חוקרים מאוניברסיטת בן גוריון וחוקר מאוניברסיטת אורגון בארה״ב. המחקר פורסם בכתב העת האקדמי PNAS.

 

הקשר בין ההתחממות הגלובלית ליעילות תהליך הפוטוסינתזה

החוקרים מסבירים כי לאור ההתחממות הגלובלית והצמצום במקורות מים שפירים יש ביקוש הולך ועולה לגידולים חקלאים שיצרכו פחות מים ללא שתהיה פגיעה ביבול. יחד עם זאת, באופן טבעי, וכיוון שגידולים חקלאיים ניזונים ממים כדי לגדול ולהתפתח, ישנו קושי רב לאתר זני צמחים מתאימים.

 

צמחים מאדים מים בתהליך הדיות (טרנספירציה), וקולטים פחמן דו חמצני, שאותו הם הופכים לסוכר בתהליך הפוטוסינתזה, דרך פתחים בעלה הנקראים פיוניות. שני תהליכים אלו: דיות המים וקליטת פחמן דו חמצני מתרחשים בו זמנית דרך פתחי הפיוניות. הפיוניות בעלים הם פתחים שנפתחים ונסגרים ועל ידי כך הצמח שולט על משק המים שלו.

 

החוקרים מוסיפים כי בתנאים של יובש, הצמח סוגר את הפיוניות ועל ידי כך מאבד פחות מים. הבעיה היא, שבגלל הצימוד בין הדיות (איוד המים) לקליטת הפחמן הדו חמצני, הסגירה של הפיוניות גורמת לירידה בכמות הפחמן הדו חמצני שנקלט בצמח. כאשר צמחים קולטים פחות  פחמן דו חמצני יש ירידה בפוטוסינתזה שכתוצאה ממנה הצמחים מיצרים פחות סוכר. הצמחים זקוקים לסוכר שנוצר בפוטוסינתזה כמקור לאנרגיה  ולכן ירידה בפוטוסינתזה פוגעת בגדילה של צמחים.

 

בצמחי יבול, הירידה בפוטוסינתזה מתבטאת בירידה בכמות היבול ואיכותו. בעגבנייה למשל הפגיעה ביבול באה לידי ביטוי בירידה במספר הפירות ומשקלם ובכמות הסוכר בפרי. זאת אומרת שיש פגיעה הן בכמות הפירות והן באיכות שלהם, שכן פירות עם תכולת סוכר נמוכה יותר יהיו פחות טעימים ומזינים.

 

מימין: פרופ' שאול ילובסקי, פוריטי מוצ'וקי וד"ר ניר שדה

 

שינינו את שעות הפתיחה של הפיוניות

במסגרת המחקר הנוכחי, החוקרים יצרו שינוי בעגבנייה בעזרת עריכה גנטית בשיטת CRISPR בגן שנקרא ROP9. חלבוני ה ROP מתפקדים כמתגים שנמצאים במצב פעיל או לא פעיל.

 

"גילינו שפגיעה בפעילות של ה-ROP9 (כאשר הם אינם פעילים), גורמת לסגירה חלקית של הפיוניות במיוחד בשעות הצהרים כאשר קצב איבוד המים מהצמחים בתהליך הדיות הוא הגבוה ביותר. לעומת זאת בשעות הבוקר ואחר הצהרים כאשר קצב הדיות נמוך יותר לא היה הבדל משמעותי בקצב אובדן המים בהשוואה בין צמחי ביקורת לצמחים שפגועים ב ROP9", מסביר פרופ' ילובסקי. "בגלל שהפיוניות היו פתוחות בשעות הבוקר ואחר הצהרים הצמחים יכלו לקלטו מספיק פחמן דו חמצני ולא הייתה ירידה בפוטוסינתזה גם בשעות הצהרים, אשר בהן הפיוניות סגורות יותר בצמחים שפגועים ב ROP9", הוא מוסיף.

 

על מנת לבדוק מה ההשפעה של הפגיעה ב ROP9 על היבול החוקרים עשו ניסוי שדה עם מאות צמחים. הניסוי  הראה שלמרות שהצמחים שפגועים ב ROP9 מאבדים פחות מים בתהליך הדיות אין פגיעה בפוטוסינתזה, בכמות היבול ובאיכותו (כמות הסוכר בפירות). כמו כן, המחקר זיהה מנגנון חדש ומפתיע לבקרה על הפתיחה והסגירה של הפיוניות שקשור לרמה של חומרים מחמצנים בפיוניות ולכן יש לו היבטים חשובים מאוד גם למדע הבסיסי.

 

"יש דמיון רב בין ה ROP9 מעגבנייה לבין חלבוני ROP מצמחי יבול אחרים כמו פלפל, חציל וגם חיטה. לפיכך, ייתכן והתגליות שלנו המתוארות במאמר יוכלו להוות בסיס לפיתוח צמחי יבול נוספים בעלי יעילות נצילות מים משופרת ולהבנה מעמיקה יותר של הקרה על הסגירה והפתיחה של פיוניות", מסכם ד"ר שדה.

מחקר

22.01.2024
מחקר חלוצי: חשיפה לשמש – מגבירה פוריות

חשיפה לקרינת UV של השמש עשויה להשפיע לטובה על הפוריות של נשים בגילאים 40-30

  • רפואה ומדעי החיים

במחקר ראשון מסוגו נמצא כי שחלות של נשים בגיל הפוריות המאוחר, בין גיל 30 ל-40, מפרישות יותר מההורמון AMH בקיץ – כפי הנראה עקב חשיפה מוגברת לקרינת UV (אולטרה סגולה) של השמש.

 

צוות המחקר מאוניברסיטת תל אביב והמרכז הרפואי שיבא תל השומר, בדק לראשונה האם קיימת תנודתיות עונתית ברמות AMH (הורמון אנטי-מולריאני). התוצאות העלו כי שחלות של נשים בגיל הפוריות המאוחר, בין גיל 30 ל-40, מפרישות יותר מההורמון בקיץ – כפי הנראה עקב חשיפה מוגברת לקרינת UV (אולטרה סגולה) של השמש.

 

את המחקר החלוצי ערכו צוות חוקרים בהובלת פרופ' כרמית לוי מהמחלקה לגנטיקה של האדם ולביוכימיה באוניברסיטת תל אביב, הדוקטורנטית רומה פריק, פרופ' יפתח גפנר וד"ר רות פרצ'יק מהמכון האנדוקריני במרכז הרפואי שיבא תל השומר, ותוצאותיו התפרסמו בכתב העת Steroids.

 

לעולם בעקבות השמש

"ההורמון האנטי-מולריאני מופרש מהשחלות, ויש קשר בין רמתו בדם לתפקוד השחלות", מסבירה ד"ר פרצ'יק. "רמת ההורמון היא אינדיבידואלית לאישה בנקודת זמן מסוימת, והיא אינה משקפת את מצב הפוריות של האישה באופן חד משמעי, אך הערך, מגמה והשוואה לקבוצת הגיל הם המדד הטוב ביותר לפוריות שיש לנו. מסיבה זו כל אישה שרוצה או מנסה להיכנס להיריון נשלחת לבדיקת AMH, ובישראל כל הבדיקות הללו נשלחות למעבדה המרכזית בשיבא. הקבוצה שלנו בדקה את התנודתיות העונתית של בדיקות ה-AMH – כמדד לאופן שבו השחלות מגיבות לקרינת ה-UV".

 

החוקרות השוו את תוצאות ה-AMH של 2,235 נשים ישראליות לרמת קרינת ה-UV כפי שתועדה בפועל. בקרב נשים צעירות יותר, בנות 20-29, לא נמצא קשר סטטיסטי בין חשיפה ל-UV ורמת AMH. לעומת זאת, בקרב נשים פוריות מבוגרות יותר, בנות 30 עד 40, נמצא דפוס עונתי בעל מובהקות סטטיסטית: נשים אלו, שמאגר הביציות שלהן בדעיכה, הגיבו בחיוב לחשיפה לשמש.

 

"ממחקרים קודמים שערכנו, אנחנו יודעים לומר שהחשיפה לשמש מגבירה מטבוליזם, תיאבון והתנהגות מינית, ולפחות בחיות מודל, מגדילה את השחלות ומאריכה את תקופת הייחום", מסבירה פרופ' לוי. "כאן מדובר במחקר אנושי אפידמיולוגי ראשוני, חלוצי, ואנחנו צריכים להיזהר מהסקת קשר סיבתי בין פוריות אצל נשים וחשיפה לקרינת UV. בני אדם אינם זהים לעכברים. עם זאת, אין ספק שגם אנחנו בעלי חיים, אנחנו חסרי פרווה ולכן אפילו יותר רגישים לקרינת שמש וגם ההורמונים שלנו מסונכרנים עם היממה ועם הקרינה. המחקר שלנו מציע כי מערכת הרבייה הנשית אכן פורייה יותר בקיץ, אך עוד אין לנו מידע על נתוני ההצלחה בפועל".

 

מעניינת במיוחד היא העובדה שהאפקט לא נמצא בקרב נשים צעירות יותר, בשנות ה-20 לחייהן. לדברי ד"ר פרצ'יק, הסיבה לכך היא כנראה רזרבת הביציות שיש לנשים הצעירות. "לפי הפרשנות שלי לממצאים, נשים בראשית גיל הפוריות פחות זקוקות לסיגנלים מהשמש, המשפיעים על מסלולים הורמונליים שטרם נחקרו דיים. הן פחות מושפעות או תלויות באיתני הטבע בהקשר הפוריות. לעומת זאת, שחלות מבוגרות יותר זקוקות לפקטורים הסביבתיים המיטביים על מנת לתפקד. למעשה, האפקט הזה היה גדול עוד יותר בקרב נשים בנות 35 ומעלה. כמובן, יש לסייג ולומר שחשיפה לקרינת UV של השמש צריכה להיעשות במתינות תמיד, וכי יש צורך במחקר נוסף על מנת לקבוע אם החשיפה אכן מסייעת לפוריות בפועל וכמה חשיפה דרושה".

מחקר

26.09.2023
משדרים מהשטח: גלי רדיו מהירח ישפכו אור על היקום הקדום

כ-50 מיליון שנה אחרי המפץ הגדול, נוכל למדוד את התפתחות היקום ואת הרכבו באמצעות מדידת גלי רדיו מהירח

  • רפואה ומדעי החיים

מחקר חדש של אוניברסיטת תל אביב הצליח לראשונה לנבא תוצאות פורצות בנוגע ליקום שבו אנו חיים באמצעות גלי רדיו שמקורם מהירח. מממצאי המחקר עולה כי באמצעות מדידת גלי הרדיו ניתן יהיה לבדוק את המודל הקוסמולוגי הסטנדרטי בצורה חדשנית וכן את הרכב היקום והמשקל של חלקיקי הנויטרינו ביקום, ואולי גם לסייע לעולם המדע לפצח נדבך נוסף בתעלומת החומר האפל.

 

היסטוריה בשידור חי

המחקר נערך בהובלת קבוצת המחקר של פרופ' רנן ברקנא, כולל הפוסט-דוקטורנט ד״ר ראג׳ש מונדאל, מבית הספר לפיזיקה ולאסטרונומיה בפקולטה למדעים מדויקים. המחקר פורסם בכתב העת היוקרתי Nature Astronomy.

 

לדברי החוקרים, ניתן לחקור את תקופת החושך הקוסמית (העידן שלפני היווצרות הכוכבים הראשונים), בעזרת גלי רדיו שפלט גז המימן שמילא את היקום באותה תקופה. אמנם בכל רכב יש אנטנה שקולטת גלי רדיו, אבל גלי הרדיו מהיקום המוקדם נחסמים על ידי האטמוספירה של כדור הארץ. ניתן למדוד אותם רק מהחלל, ובמיוחד מהירח, שמספק סביבה יציבה, ללא הפרעות של אטמוספירה או תקשורת רדיו קרובה. כמובן שלא פשוט להביא טלסקופ אל הירח, אבל בימינו מתקיים מרוץ חלל בינלאומי שבו הרבה מדינות מנסות לחזור לירח עם חלליות ובסופו של דבר גם אסטרונאוטים. סוכנויות חלל בארה״ב, אירופה, סין, והודו, מחפשות מטרה מדעית לנחיתה על הירח, והמחקר החדש שם במרכז את מדידת גלי הרדיו מתקופת החושך הקוסמית.

 

״טלסקופ החלל החדש של נאסא ע״ש ג'יימס ווב, מצא לאחרונה כמה גלקסיות רחוקות, שהאור שלהן מגיע מתקופת השחר הקוסמי, כ-300 מיליון שנה אחרי המפץ הגדול", מסביר פרופ' ברקנא. "המחקר החדש שלנו עוסק בתקופה מוקדמת ומסתורית אף יותר: תקופת החושך הקוסמית (cosmic dark ages), כ-50 מיליון שנה בלבד אחרי המפץ הגדול. התנאים ביקום המוקדם היו שונים מאד מהיום. המחקר החדש משתמש בידע הקיים על התפתחות היקום ושוקל אפשרויות שונות לתצפיות בגלי רדיו, כדי להראות מה ניתן יהיה לגלות. ספציפית, חישבנו את עוצמת גלי הרדיו כפי שהיא משקפת את הצפיפות והטמפרטורה של גז המימן בזמנים שונים, ואז הראנו כיצד לנתח את המדידות על מנת להפיק מהן את המידע הרצוי״.

 

מה קרה בדקה שאחרי המפץ הגדול?

החוקרים מעריכים כי ממצאי המחקר עשויים להיות משמעותיים מאוד בהבנה המדעית של ההיסטוריה הקוסמית שלנו. כך למשל, עולה מהמחקר כי בעזרת אנטנה אחת על הירח, ניתן יהיה לבדוק את המודל הקוסמולוגי הסטנדרטי בצורה חדשנית ולדעת אם הוא מצליח להסביר את תקופת החושך הקוסמית או שהייתה אז הפרעה בהתפשטות היקום שתצביע על תגלית חדשה. כמו כן, החוקרים מעריכים שבעזרת טלסקופ רדיו המורכב ממערך של אנטנות, ניתן יהיה למדוד במדויק את הרכב היקום (במיוחד כמות המימן וכמות ההליום שבו).

 

המימן הוא התצורה המקורית של החומר הרגיל ביקום, שממנו נוצרו הכוכבים, כוכבי הלכת, ובסוף גם אנחנו. יש גם חשיבות אדירה למדידה מדויקת של כמות ההליום כי היא תעזור להבין את התקופה הקדומה של כדקה אחרי המפץ, שבה ההליום נוצר כאשר היקום כולו היה בעצם כור גרעיני פעיל. בעזרת מספר גדול עוד יותר של אנטנות על הירח, נוכל למדוד גם את המשקל של חלקיקי הנויטרינו ביקום. אלה הם חלקיקים קטנים שנפלטים בתהליכים גרעיניים שונים; המשקל שלהם הוא נעלם קריטי בפיתוח יסודות פיזיקת החלקיקים מעבר למודל הסטנדרטי המקובל.

 

"כשפותחים חלון חדש במדע בדרך כלל מגלים הפתעות. בעזרת התצפיות המוצעות, יש אפשרות לגלות תכונות שונות של החומר האפל, שהוא התעלומה הגדולה ביותר: אנחנו אמנם יודעים שהוא רוב החומר ביקום, אבל תכונותיו וטבעו עדיין מסתוריים. בהחלט, תקופת החושך הקוסמית עתידה לספק אור חדש על היקום", מסכם פרופ' ברקנא.

 

פרופ' רנן ברקנא

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 >>