מחקרים

RESEARCH

מה מעניין אותך?

כל הנושאים
מוזיאון הטבע
אמנויות
מוח
הנדסה וטכנולוגיה
חברה
מדעים מדויקים
ניהול ומשפט
סביבה וטבע
רוח
רפואה ומדעי החיים
צד בחשכה. עטלף מתכונן ללכוד חרק (צילום: בן פאלק)

מחקר

19.12.2019
כוחו של ההמון

האם לעטלף קל יותר לזהות נחיל חרקים או דווקא חרק בודד? מחשבות על ארוחת ערב

  • מוח
  • רפואה ומדעי החיים

העטלפים משתמשים בסונר הטבעי שלהם כדי לצוד ולהתמצא במרחב. מחקר חדש של חוקרים באוניברסיטת תל אביב, בהובלת פרופ' יוסי יובל וד"ר אריאן בונמן מבית הספר לזואולוגיה ומבית הספר סגול למדעי המוח, חושף ממצאים חדשים לגבי האופן שבו הם מזהים וצדים נחילי חרקים. הממצאים עשויים לשפוך אור על התפתחות חוש הסונר אצל עטלפים לפני עשרות מיליוני שנים, ולסייע בפיתוח טכנולוגיות הגנתיות והתקפיות עבור נחילי רחפנים בשימוש ביטחוני עתידי.

 

לבלבל את הסונר

"מרבית העטלפים צדים חרקים ומשתמשים לשם כך בסונר הטבעי שלהם. הם משדרים גלי קול, וההד המוחזר מהחרק מאפשר להם לגלות ולאכן אותו," מסביר פרופ' יובל. "עד היום נערכו מחקרים רבים על הדים המוחזרים מחרקים בודדים, אך לא על נחילי חרקים שבהם מתקבצים יחדיו מאות ולעיתים אלפי פרטים. במחקר שלנו נעזרנו בטכנולוגיה חדשה, כדי לבחון לראשונה את ההדים המוחזרים לעטלף מנחילי חרקים".

 

החוקרים פיתחו אלגוריתם שאיפשר להם ליצור במחשב סימולציות תלת-ממד אקוסטיות של נחילי חרקים, ולמדוד את ההד המוחזר מהנחיל, תוך שינוי מספר החרקים בנחיל והמרחקים בין החרקים. בנוסף, כדי לאמת את ממצאיהם, הקליטו החוקרים הדים המוחזרים מנחילים בטבע ומדגמים של חרקים במעבדה.

 

"הממצא הראשון, שאינו מפתיע, הוא שנחיל ניתן לגילוי ממרחק גדול בהרבה בהשוואה לחרק בודד," אומר פרופ' יובל. "עם זאת הופתענו לגלות שעבור נחיל כלשהו, ההד דווקא נחלש מכיוונים מסוימים, אפילו בהשוואה להד המוחזר מחרק בודד. ההסבר לכך טמון בתופעה של התאבכות הורסת – כאשר גלי קול בעלי אמפליטודות מנוגדות נפגשים ומבטלים זה את זה". המאמר התפרסם לאחרונה בכתב העת PLOS Computational Biology.

 

ללמוד מההיסטוריה כדי להשליך על העתיד

"הממצאים שלנו משליכים על מספר נושאים מעניינים," מסכם פרופ' יובל. "ראשית, הם עשויים להעניק לנו תובנות חדשות בנוגע לאבולוציה המוקדמת של הסונר: ייתכן שהעטלפים הקדומים, שחיו לפני 50 מיליון שנה והיו מצוידים בסונר פרימיטיבי יחסית, שאינו מסוגל לזהות חרקים בודדים, הצליחו למצוא מזון על ידי איתור נחילים שלמים.

 

שנית, הממצאים מסבירים את הימצאותם של חרקים זעירים בגללים של עטלפים בני זמננו, גם כשברור שגודלם אינו מאפשר גילוי של חרק בודד על ידי הסונר. ושלישית, הם מספקים הסבר חדש לעובדה ידועה - שעטלפים משדרים גלי קול במגוון תדרים שונים. ייתכן שתכונה זו נועדה למנוע את תופעת ההתאבכות, שעלולה להחליש את האות המוחזר מנחילי חרקים".

 

ד"ר בונמן מוסיף כי האלגוריתמים שפותחו עבור המחקר עשויים להתאים גם לנחילי רחפנים המשמשים לצרכים ביטחוניים, ולסייע בפיתוח יישומים לגילוי רחפנים של האויב, או לחלופין להסתרת רחפנים 'שלנו' ממכ"מי האויב.

 

מתחקים אחר הדי נחילי חרקים. פרופ' יובל וד"ר בונמן

מחקר

03.12.2019
עושים סדר בבלגן

חוקרים באוניברסיטת תל אביב מצאו פתרון לבעיה שגם מחשבי-העל לא יכלו לה: מדידת אנטרופיה – רמת אי-הסדר במערכות מורכבות

  • רפואה ומדעי החיים

חישוב האנטרופיה – רמת אי-הסדר של מערכות מורכבות, היא בעיה שמעסיקה מדענים בכל העולם כבר שנים, וגם מחשבי-העל המתקדמים התקשו בפתרונה.

 

"אנטרופיה מוגדרת כרמת אי-הסדר של מערכות בטבע," מסביר פרופ' בק-ברקאי מבית הספר לפיזיקה של אוניברסיטת תל אביב. "לדוגמה, לגביש, שבו כל אטום נמצא במקומו, יש אנטרופיה נמוכה; לעומת זאת לגז, שבו האטומים משוטטים באופן אקראי בחלל, יש אנטרופיה גבוהה. האנטרופיה היא מדד חשוב מאוד במחקר על מערכות מסוגים שונים - החל במולקולות מורכבות של חלבונים, וכלה בחומרים חדשים שאנו מפתחים למגוון צרכים. אך שיטות המחקר המקובלות היום, המסתמכות על סימולציות מחשב של תהליכים פיזיקליים, אינן מסוגלות לספק ביעילות מדד אמין לאנטרופיה. זאת מכיוון שככל שהמערכת מורכבת יותר, כמו למשל מולקולת חלבון, יש לה מספר אינסופי של מצבים אפשריים במרחב, וגם מחשב-על מתקדם יתקשה לחשב את כולם ולקבוע בסימולציה את רמת הסדר במערכת. בעיה זו מעסיקה את טובי המדענים כבר שנים רבות, אך עד כה לא נמצא לה פתרון יעיל ומספק."

 

איך מחשבים אי-סדר?

כעת, חוקרים ממעבדתו של פרופ' בק-ברקאי מצאו מענה פורץ דרך, יעיל ונגיש לסוגיה הקשה, ופיתחו שיטה פורצת דרך לחישוב האנטרופיה. את המחקר הוביל הדוקטורנט רם אבינרי ממעבדתו של פרופ' בק-ברקאי. המאמר התפרסם לאחרונה בכתב העת Physical Review Letters.

 

החוקרים הבחינו כי המשוואה המשמשת לקביעת אנטרופיה בפיזיקה זהה למשוואת אנטרופיה מתורת האינפורמציה, שיש לה תפקיד מרכזי בתוכנות נפוצות לכיווץ נתונים כגון ZIP, המצויות בכל מחשב וטלפון חכם. "אלגוריתם זה מהווה חסם עליון שקובע לאיזה גודל ניתן לכווץ את הקובץ הרלוונטי," אומר פרופ' בק-ברקאי. "למעשה בעידן הדיגיטלי כל המסמכים, מתמונות ומצגות ועד מסמכי WORD, עוברים כיווץ כדי שיתפסו פחות מקום במחשב או למטרת משלוח דרך האינטרנט. האלגוריתם לכיווץ נתונים סורק את הקובץ, וכשהוא מזהה דפוסים שכבר הופיעו קודם לכן, הוא אינו כותב אותם מחדש אלא מייצר הפניה לאזכור הקודם. בדרך זו הוא חוסך מקום והקובץ קטן. ככל שיש בקובץ חזרות רבות יותר, כך הוא בעצם מסודר יותר, ואז הקובץ המכווץ קטן יותר, וגם מדד האנטרופיה של המידע נמוך יותר."

 

לאחר שהבחינו בקשר בין האלגוריתם לכיווץ נתונים לבין משוואת האנטרופיה, הזינו החוקרים תוצאות של סימולציות מחשב פיזיקליות של מערכות מורכבות לתוכנות כיווץ מוכרות, המצויות היום בחינם בכל מחשב וטלפון חכם. התוכנות יצרו מהנתונים קבצים מכווצים, והחוקרים מצאו כי ניתן לתרגם את גודל הקובץ המתקבל למדד מדויק של אנטרופיה. כך הם יצרו לראשונה כלי נוח ויעיל לכימות האנטרופיה של מערכות מורכבות ביותר – ממערכות מגנטיות ועד למולקולות חלבון.

 

"חשיבותה של השיטה שלנו היא בפשטותה ובנגישותה," מסכם פרופ' בק-ברקאי. "מדובר בבשורה של ממש לחוקרים בתחומים רבים – מביולוגיה וכימיה ועד פיזיקה, מדע החומרים וננוטכנולוגיה. לראשונה יכול כל חוקר לכמת את האנטרופיה של מערכות מורכבות בקלות וביעילות, על המחשב האישי ואף על הטלפון הנייד שלו. לבעיה שהעסיקה את טובי המוחות נמצא כעת פתרון אמין ונוח, בעל יישומים פוטנציאליים רבים. כך לדוגמה ניתן באמצעות השיטה החדשה לזהות חלבונים בעלי צורת קיפול חריגה הגורמת למחלה; לחקור תהליכים של הרכבה עצמית הקשורים לייצור חומרים חדשניים; ולאפשר הבנה טובה יותר של תהליכים פיזיקליים מורכבים שעומדים בחזית הטכנולוגיה העתידית."

 

 

מחקר

26.11.2019
הקשר בין אוטיזם ואלצהיימר והטיפול שיילחם בשניהם

טיפול בתרופה ניסיונית עשוי למנוע את השפעתן השלילית של מוטציות גנטיות המאפיינות אוטיזם ואלצהיימר

  • מוח
  • רפואה ומדעי החיים

"עם התפתחות הטכנולוגיה של ריצוף DNA, אותרו בשנים האחרונות מוטציות רבות במאות גנים בילדים עם אוטיזם ומוגבלות שכלית התפתחותית. מדובר במוטציות אקראיות שלא הועברו בתורשה מההורים, אלא התרחשו בתאי הגזע של העובר, במהלך התחלקות התא. בילדים, מוטציה אחת בגן חשוב יכולה לגרום לאוטיזם ולפיגור שכלי." מסבירה פרופ' אילנה גוזס, מבית הספר לרפואה ע"ש סאקלר ומבית הספר סגול למדעי המוח. "בשלב הראשון ביקשנו לבדוק האם גם בתאים במוחם של חולי אלצהיימר מופיעות מוטציות, והאם קיימת חפיפה בין המוטציות המאפיינות אלצהיימר ואוטיזם."

 

כעת, קבוצת החוקרים בהובלת פרופ' גוזס מצאה חפיפה גבוהה בין מאות מוטציות המאפיינות ילדים עם אוטיזם ומוגבלות שכלית התפתחותית, לבין מוטציות במוחם של חולי אלצהיימר. החוקרים התמקדו במיוחד במוטציות בגן ADNP, שיש לו תפקיד חשוב בהתפתחות המוח ובהגנה על מבנה תאי העצב במוח. הם מצאו כי טיפול באמצעות מקטע מקוצר של החלבון ADNP, הקרוי NAP, עשוי להגן על המוח מפני השפעת המוטציות, ולסייע לחולי אלצהיימר ולאוטיסטים.

 

חפיפה משמעותית

החוקרים בחנו דגימות שנלקחו מאזור פקעת ההרחה במוחם של חולי אלצהיימר, לאחר מותם. ריצוף ה-RNA של הגנום בדגימות פקעת ההרחה העלה מאות מוטציות. בנוסף בדקו החוקרים נתונים מכמה מאגרי מידע אינטרנטיים, ומצאו גם כאן מוטציות באלפי גנים במוחם של חולי אלצהיימר – הרבה יותר (בממוצע לנבדק) מאשר במוח בריא. הם השוו את ממצאיהם לממצאים ממחקרים על מוטציות הקשורות לאוטיזם. "מצאנו חפיפה משמעותית: כ-40% מהמוטציות בגנים מחוללי מחלות שזיהינו בפקעת ההרחה של חולי אלצהיימר אותרו גם בילדים עם אוטיזם ומוגבלות שכלית," אומרת פרופ' גוזס.

 

הגן הבעייתי והבסיס לתרופה

כעת עברו החוקרים לבדיקה מעמיקה של גן ספציפי - הגן ADNP, האחראי בין היתר לתסמונת ADNP שגורמת לאוטיזם ולמוגבלות שכלית, וידוע כי הוא קשור גם למחלת האלצהיימר. "החלבון ADNP, המיוצר על ידי הגן ADNP, התגלה במעבדה שלי לפני כ-20 שנה, ומאז ערכנו עליו מחקרים רבים," אומרת פרופ' גוזס. "במהלך השנים התברר כי ל-ADNP יש תפקיד מרכזי בהתפתחות המוח בעובר, וכי פעולתו קשורה לחלבון Tau, הנקשר לשלד תאי העצב במוח ומייצב את מבנה התא, וידוע כי הוא נפגע אצל חולי אלצהיימר. בעבר הפקנו מהחלבון ADNP מקטע מקוצר בשם NAP, המשמש בסיס לתרופה ניסיונית לאוטיזם. במחקר הנוכחי מצאנו מספר מוטציות חדשות בגן ADNP במוחם של חולי אלצהיימר. כמו כן גילינו שככל שעולה מספר המוטציות ב-ADNP במוחם של החולים, עולה גם הפתולוגיה של החלבון Tau."

 

הגנה על שלד תאי העצב

בשלב הבא נעזרו החוקרים בהנדסה גנטית כדי להחדיר ADNP עם 2 מוטציות שמקצרות את החלבון, וכן Tau מסומן בצבע זוהר, לתאי מודל של תאי עצב מוחיים. בדיקת צביעת ה-Tau בתאים החיים העלתה כי המוטציה ב-ADNP גרמה לפגיעה בהיקשרות ה-Tau לשלד תא העצב, וכתוצאה מכך להיחלשות של שלד התא. עם זאת נמצא כי טיפול בתרופה הניסיונית NAP (הידועה גם בשם 201CP) הגן על מבנה שלד תאי העצב מפני ההשפעה המזיקה, והשלד נותר יציב ותקין.

 

פרופ' גוזס מציינת כי ממצאים אלה מעידים שמנגנון פעולה תקין של ADNP דרוש להיקשרות תקינה של Tau לשלד התא, ואילו מוטציות ב-ADNP משבשות את המנגנון. החזרת המקטע NAP מזרזת את קישור החלבון Tau לשלד התא, ובכך מגינה על התא מפני השפעתן המזיקה של מוטציות ב-ADNP.

 

אופק חדש לטיפול באלצהיימר ובאוטיזם

"המחקר שלנו פותח אופק חדש למחקר ולטיפול במחלת אלצהיימר ובאוטיזם," מסכמת פרופ' גוזס. "עד היום התמקדו חוקרי אלצהיימר בעיקר במצבורי העמילואידים שנוצרים במוחם של חולי אלצהיימר. המחקר שלנו מפנה את תשומת הלב לכיוון אחר – מוטציות שמשפיעות על החלבון Tau, ובכך גורמות לפגיעה במבנה של תאי העצב במוח. יותר מכך, התרופה הניסיונית שאנחנו מפתחים עשויה לסייע לחולי אלצהיימר וגם לאוטיסטים עם מוטציות הדומות לאלה של מחלת האלצהיימר."

 

חשוב לציין: החברה הישראלית קורוניס נוירוסיינס מחזיקה בזיכיון לפיתוח התרופה 201CP, המבוססת על המקטע NAP, מחברת רמות שליד אוניברסיטת תל אביב. החברה מפתחת תרופה ניסיונית לאוטיזם מסוג תסמונת ADNP, שנגרמת על ידי מוטציה אקראית בגן ADNP. הפיתוח נעשה תחת התוויה של תרופת יתום ממנהל המזון והתרופות האמריקאי (FDA).

 

במחקר השתתפו הדוקטורנטים ינינה איבשקו פחימה, אדוה הדר (סופרות ראשונות), איריס גריג, אוקסנה קפיטנסקי וגדעון כרמון ממעבדתה של פרופ' גוזס, פרופ' דוד גורביץ מבית הספר לרפואה באוניברסיטת תל אביב  (מדריך משותף של אדוה הדר), מיכאל גרשוביץ ממכון ויצמן למדע, ומעבדות בצ'כיה, בספרד, בבלגיה ובאנגליה. המאמר פורסם לאחרונה  בכתב העת Molecular Psychiatry.

 

מחקר

25.11.2019
שיטה חדשה לדגימת רקמות עשויה לחסוך כאב וסיכון בביופסיות חוזרות

השיטה החדשנית מתבססת על טכניקה שמגדילה את חדירות התאים באמצעות שדה חשמלי

  • רפואה ומדעי החיים

דגימת רקמות בכלל ורקמות מגידולים סרטניים ומסביבתם בפרט היא הליך נפוץ ברפואה, ויש לה חשיבות מיוחדת ברפואה מותאמת אישית. הדגימות משמשות לאבחון ולאיפיון מבני ומולקולרי, במטרה לזהות את סוג הגידול ולצפות מראש את תגובתו לטיפולים שונים. כיום מבוצעות הדגימות בעיקר באמצעות ביופסיה – חיתוך והוצאה של פיסת רקמה, אך לשיטה זו יש מספר חסרונות: היא גורמת לפציעה ולדימום ואף לדלקת וכאב במקום הביופסיה, וחשוב מכך, הדגימה שנלקחת בדרך זו היא מקומית, ואינה מספקת מיפוי מקיף על הגידול כולו.

 

חוקרים באוניברסיטת תל אביב, בהובלת פרופ' אלכס גולברג מבית הספר ללימודי הסביבה, ובשיתוף עם קבוצתו של פרופ' זהר יכיני מהמרכז הבינתחומי הרצליה ומהטכניון, פיתחו שיטה חדשנית לדגימת רקמות, שמרחיבה את המידע שמופק מההליך, ובנוסף עשויה לחסוך מהחולים את הכאב והסיכון שבביופסיות חוזרות בגישה המסורתית.

 

דגימת נוזלים תוך תאיים

השיטה החדשנית מסתמכת על הטכניקה הפיזיקלית של אלקטרופורציה, שבה משתמשים בשדה חשמלי כדי להגדיל את החדירות של קרום התא, במטרה לדגום נוזלים תוך תאיים בלבד, בניגוד לרקמה שלמה. "עד היום שימשה טכנולוגיה זו בעיקר להחדרת מולקולות (כמו DNA או תרופות) לתוך התא, למשל בהליכים של הנדסה גנטית, או למיצוי מולקולות מצמחים בתעשיית המזון." מסביר פרופ' גולברג. במחקר השתתפה החוקרת יוליה שביריוב ממעבדתו של פרופ' גולברג. המאמר התפרסם לאחרונה בכתב העת Scientific Reports.

 

החוקרים נטלו דגימות מכליה ומכבד של עכברים בריאים ומסרטן כבד אנושי שהושתל בעכברים, וחשפו את הרקמות לשילוב של פולסים חשמליים – 50 פולסים קצרים במתח גבוה של 500 וולט ו-50 פולסים ארוכים במתח נמוך של 50 וולט. ההליך הפיק מהרקמה נוזל, שממנו הופקו לאחר מכן מולקולות של חלבונים ו-RNA. איפיון החלבונים שמוצו מהרקמות העלה כי הפרופיל המולקולרי של הדגימות שנמדדו בדרך זו דומה לפרופילים המוכרים מהספרות המדעית, שהדרך להשגתו היתה ביופסיה שלמה של הרקמה, ומספק מידע אמין ומדויק יחסית על הרקמות הנבדקות.

 

"במחקר שלנו פיתחנו שיטה חדשנית לנטילת דגימות מולקולריות מרקמות, על ידי חשיפתן לשדות חשמליים," מסכם פרופ' גולברג. "מיצוי מולקולות עם פולסים חשמלים מאפשר זיהוי רקמות סרטניות לעומת רקמות רגילות". לגישה שלנו יש מספר יתרונות על שיטות הביופסיה המקובלות: היא אינה פוגעת ברקמה עצמה – פגיעה שעלולה לייצר דלקת ואף לעודד היווצרות גרורות; היא יכולה לזהות הימצאות של גידול סרטני באיבר מסוים גם כשמקומו המדויק של הגידול אינו ידוע; והיא יכולה לאפשר דגימה ממקומות שונים ומיפוי מקיף של הרקמה או הגידול. הממצאים שלנו עשויים לשמש בסיס לפיתוח גישה חדשה לנטילת דגימות לאיפיון גידולים סרטניים בבני אדם, שתסייע מאוד לרפואה המותאמת אישית."

ד"ר רחלי שריג

מחקר

11.11.2019
חושפים שיניים

חוקרים מצאו שיניים של אדם מודרני ואדם ניאנדרטלי מלפני כ-40,000 שנה, במערת מנות בגליל

  • מוזיאון הטבע
  • רפואה ומדעי החיים

אפשר ללמוד הרבה משיניים, ולאו דווקא אם הבעלים שלהן הקפיד לצחצח אותן ולבקר אצל השיננית באופן קבוע. בחפירה פרה-היסטורית במערת מנות שבגליל, מצא צוות חוקרים משותף של אוניברסיטת תל אביב ורשות העתיקות שש שיניים אנושיות. להפתעתם, הם גילו שמדובר בשיניים של אנשים שחיו במקום בתקופות שונות. הממצאים תומכים בהשערה שלפני עשרות אלפי שנים התרחשה הגירה מאירופה לארץ ישראל, שהובילה לעידן חדש בהתפתחות התרבותית של אזורנו.

 

המהגרים האירופאים הקדומים

ד"ר רחלי שריג מבית הספר לרפואת שיניים ע"ש מוריס וגבריאלה גולדשלגר, וממרכז דן דוד לחקר תולדות האדם של הפקולטה לרפואה ע"ש סאקלר ושל מוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט, מצאה בשיתוף עם ד"ר עומרי ברזילי, ראש תחום מחקר והתמחויות הארכיאולוגיה ברשות העתיקות, שש שיניים אנושיות במערת מנות שבגליל המערבי.

 

השיניים, שנמצאו בשכבות המזוהות עם התרבות האורניאקית שמוצאה באירופה, מהוות עדות אנתרופולוגית ראשונה לאוכלוסיית בני אדם, שהיגרה מאירופה לארץ ישראל לפני כ-40,000 שנה. מאמר המחקר התפרסם לאחרונה בכתב העת Journal of Human Evolution.

 

האדם הניאנדרטלי נטמע באדם המודרני

המערה נחקרת כבר כעשור, על ידי ד"ר ברזילי, פרופ' ישראל הרשקוביץ ממרכז דן דוד באוניברסיטת תל אביב, ופרופ' עפר מרדר מאוניברסיטת בן-גוריון שבנגב, במטרה להתחקות אחרי התפתחות האדם המודרני בארץ ישראל. ניתוח דנטלי של השיניים שנמצאו קבע, כי הן שייכות לבני אדם מתקופות שונות: לאדם המודרני ולאדם הניאנדרטלי.

 

"לממצא שלנו יש חשיבות רבה בזיהוי תושבי המערה לפני עשרות אלפי שנים," אומרת ד"ר שריג, שמסבירה בפודקאסט על הקשר המפתיע בין אנתרופלוגיה ורפואת שיניים, ועל התגליות המפתיעות על טבע האדם, שנחשפות בזכות שילוב שני התחומים. "שיניים נשמרות טוב יותר מעצמות, כי הן עשויות מאמייל, שהוא החומר העמיד ביותר בגוף. חשוב מכך: במבנה, בצורה ובטופוגרפיה (הבליטות על פני השטח) של השן יש מרכיב גנטי חזק, המאפשר לשייך שיניים לאוכלוסיות ספציפיות. במחקר הנוכחי התבססנו על צורתן החיצונית והפנימית של השיניים, כדי לאפיין ולשייך אותן. בארבע מהשיניים ביצענו בדיקות מעמיקות במעבדה: סריקות מיקרו-CT ואנליזות תלת-ממדיות".

 

התוצאות שהתקבלו הפתיעו את החוקרים: שן אחת הראתה קשר מובהק למין הומו סאפיינס - האדם המודרני; שן אחרת הראתה תכונות אופייניות לאדם הניאנדרטלי; ושתי שיניים הראו שילוב נדיר של תכונות ניאנדרטליות ומודרניות.

 

החוקרים מציינים כי שילוב כזה נמצא עד היום רק באוכלוסיות אירופאיות מראשית התקופה הפליאוליתית העליונה, שהתרחשה לפני כ-40,000 שנה. לאחרונה הוכח השילוב גם גנטית, והוא מרמז כי האדם הניאנדרטלי נטמע באדם המודרני באירופה. "המחקר פורץ הדרך מביא לראשונה את סיפורה של אוכלוסייה האחראית לאחת מהמהפכות התרבותיות החשובות בתולדות האדם", מציין פרופ' הרשקוביץ.

 

מסביר ד"ר ברזילי: "השיניים נמצאו בשכבות ארכיאולוגיות המשויכות לתרבות האורניאקית. מדובר בתרבות עשירה ומפותחת, המזוהה עם סוף עידן הניאנדרטליים באירופה, ומסמלת עידן חדש בהתפתחות התרבותית של האדם המודרני. בהתבסס על מחקרים גנטיים חדשים, שהראו שבמזרח אירופה הנאנדרטליים נטמעו אל תוך האוכלוסייה האורניאקית המקומית, אנו נוטים לפרש את הימצאותן של תכונות ניאנדרטליות בשיניים שנמצאו במערת מנות, כעדות נוספת לכך שמקורה של התרבות האורניאקית באזור מזרח הים התיכון הוא מאירופה. ייתכן שאוכלוסיות אלה ביקשו להתרחק מתנאי האקלים הקיצוניים ששררו בארצות מוצאן באותה עת - שיאה של תקופת הקרח האחרונה".

 

פיסת מידע בפאזל העצום של תולדות האדם

"הממצאים שלנו חשובים במיוחד מכיוון שהם שופכים אור על תקופה עלומה יחסית בתולדות האדם בארץ ישראל," מסכמת ד"ר שריג. "כיום משערים  שהניאנדרטליים נעלמו מהלבנט לפני כ-50 אלף שנה, עם הגעתם של אוכלוסיות אדם מודרני מאפריקה. מציאתם של מאפייני הומו סאפיינס וניאנדרטליים בשיניים מלפני 38 אלף שנה במערת מנות, תומכת בהשערה שהאוכלוסייה שהיגרה לכאן ככל הנראה מאירופה הייתה מעורבת, וייתכן שהביאה עמה את תרבותה באותה עת. בדרך זו מספק המחקר שלנו עוד נקודת זמן ברצף האבולוציוני והתרבותי, עוד פיסת מידע בפאזל העצום שנקרא תולדות האדם".

מחקר

22.10.2019
קופסאות השימורים של האדם הקדמון

ארכיאולוגים מאוניברסיטת תל אביב חשפו לראשונה עדויות כי האדם איחסן מזון לטווח ארוך כבר לפני 400 אלף שנים

  • רוח

נהוג לדמיין את האדם הקדמון כמי שיצא לצוד מדי יום ולאכול את השלל "מהיד לפה". אחרי שגילו שהאדם הקדמון היה הרבה יותר מחושב משחשבנו ואף נהג למחזר כלים, חוקרים מהחוג לארכיאולוגיה של אוניברסיטת תל אביב, בהובלת פרופ' רן ברקאי ופרופ' אבי גופר, חשפו ממצא פרהיסטורי פורץ דרך נוסף: עצמות יחמורים ועליהן סימני חיתוך המעידים כי העצמות נשמרו שלמות ומכוסות בעור למשך תקופה של עד 9 שבועות, ורק בשעת הצורך הופק מהן מח העצם המזין. הממצאים הם עדות קדומה ביותר, אולי הקדומה ביותר המוכרת לנו, לאחסון מתוכנן של מזון על ידי בני אדם קדומים. מקורם במערת קסם שליד ראש העין, בה חיו בני אדם בתקופה שבין 420,000 ל-200,000 אלף שנה לפני זמננו.

 

במחקר השתתפו הארכיאו-זואולוגים ד"ר רות בלסקו מן המכון לאבולוציה של האדם בבורגוס, ופרופ' ג'ורדי רוזל מן המכון הקטלני לאקולוגיה אנושית קדומה ואבולוציה חברתית בטרגונה, ספרד, שביצעו את ניתוח עצמות בעלי החיים מהמערה. המאמר התפרסם בכתב העת Science Advances.

 

"מערת קסם התגלתה ליד ראש העין בשנת 2000, במהלך עבודות להרחבת כביש 5; מאז אנחנו חופרים בה, והיא לא מפסיקה להניב תגליות מרתקות," מספר פרופ' ברקאי. "המערה מהווה מעין קפסולת זמן שהשתמרה במשך כ-200,000 שנה, מתקופה עלומה יחסית בתולדות האדם – בין 420,000 ל-200,000 שנה לפני זמננו. כיום היא נחשבת לאחד האתרים הפרהיסטוריים החשובים בעולם."

 

במחקר הנוכחי נעזרו החוקרים בכלי מחקר מתקדמים כדי לבחון שברי עצמות שנמצאו במערה. פרופ' ברקאי מסביר: "מדובר בעיקר בעצמות של גפיים קדמיות ואחוריות של יחמורים שניצודו בסביבה. אנחנו מניחים שהציידים ביתרו את הציד בשטח, ונשאו אל המערה רק חלקים נבחרים – בעיקר איברים עתירי בשר ושומן, גפיים וגולגולות. כמעט כל עצמות הגפיים נופצו כדי להפיק מהן את מח העצם, שהוא בעל ערך תזונתי גבוה במיוחד. אנחנו מצאנו סימני חיתוך ייחודיים ועמוקים במיוחד בשני הקצוות של העצמות התחתונות בגפיים, שאינם מוכרים משום אתר אחר בעולם. ביקשנו לברר את משמעותם."

 

תכנון לטווח ארוך

לאחר בדיקות רבות במעבדה, הגיעו החוקרים למסקנה שהסימנים הייחודיים נוצרו על ידי כלי צור בתהליך שנועד להפשיט מהעצם עור יבש. "מיד אחרי הציד קל לקלף את העור מהחיה, אך לאחר תקופה, כשהעור כבר יבש, הפעולה הרבה יותר קשה ודורשת מאמץ מיוחד," אומר פרופ' ברקאי. "על סמך סימני החיתוך המסיביים על העצמות העלינו את ההשערה שרגלי היחמורים שניצודו אוחסנו במערה כשהן עדיין מכוסות בעור, במטרה לשמר את מח העצם שבתוכן בצורה הטובה ביותר. רק כעבור זמן מה, לאחר שהעור כבר יבש, הוא קולף מהעצם, והעצם רוסקה על מנת לצרוך את מח העצם." סידרת ניסויים שבוצעו בעצמות איילים בני זמננו הראו כי מח העצם יכול להשתמר במצב ראוי למאכל בתוך גפה מכוסה בעור, לתקופה של עד 9 שבועות, וכי סימני הביתור שביצעו החוקרים במטרה להסיר את העור היבש זהים לאלה שהתגלו במערת קסם".

 

"אפשר לומר שדיירי מערת קסם היו הראשונים בעולם שהשתמשו בגפיים של יחמורים כמו בקופסת שימורים," מסכם פרופ' ברקאי. "הממצאים שלנו הם העדות הקדומה ביותר לטכניקה המשמרת מזון באופן מתוכנן לטווח ארוך. המשמעות היא, שבניגוד להנחה שהייתה מקובלת עד היום, יושבי המערה לא צרכו מיד את כל המזון שצדו, אלא חשבו קדימה, והתלות שלהם בציד יומיומי פחתה. אנחנו סבורים שהיכולת הזאת, לצד השימוש הקדום ביותר באש לצליית בשר, שהתגלה אף הוא במערת קסם, מהווים מענה לשינוי מהותי שהתרחש באותה תקופה: היעלמותם של הפילים מהאזור. קודם לכן היוו הפילים מקור ללא מתחרים של שומן ובשר, וכשהם נעלמו, נדרשו בני האדם למצוא פתרונות אחרים, ולהפיק מזון מספק ואיכותי מבעלי חיים קטנים הרבה יותר - בעיקר יחמורים. ממצאי מערת קסם מעידים על מהפך טכנולוגי ותרבותי משמעותי ביותר בפרק הזמן הזה, ושימור מזון הוא אחד מהשינויים שאפשרו למין האנושי להמשיך לשגשג באזורנו לאורך תקופות ארוכות מאד. ניתן לומר כי מאז ועד היום בני אדם משמרים מזון, וראשיתה של התנהגות חשובה זו במערת קסם לפני כ-420,000 שנים."

 

ד"ר רות בלסקו במהלך ניתוח עצמות בעלי חיים ממערת קסם במעבדות המכון לארכיאולוגיה באוניברסיטת תל אביב (צילום: ג'ורדי רוזל)

ד"ר רות בלסקו במהלך ניתוח עצמות בעלי חיים ממערת קסם במעבדות המכון לארכיאולוגיה באוניברסיטת תל אביב (צילום: ג'ורדי רוזל)

 

מחקר

03.10.2019
אחד בשביל כולם: הטיפול האימונותרפי שיתאים לסוגי סרטן רבים

חוקרים הצליחו לפתח פלטפורמה חדשנית לטיפול אימונותרפי, שעשוי להתאים לסוגים רבים של סרטן

  • רפואה ומדעי החיים

אימונותרפיה היא שיטה טיפולית, המבוססת על הפעלת מערכת החיסון של החולה עצמו כדי להילחם בסרטן. לצד התקווה שהיא מעניקה לחולים, שטיפולי הכימותרפיה וההקרנות לא השפיעו עליהם, היא נחשבת עדיין כיעילה עבור מספר מוגבל של גידולים סרטניים, וחולים רבים אחרים אינם מגיבים לטיפול האימונותרפי.

 

חוקרים מהמחלקה לפתולוגיה בפקולטה לרפואה ע"ש סאקלר, בהובלת ד"ר ירון כרמי, ד"ר פלג ריידר והדוקטורנטית דיאנה רסולוניריאנה, חשפו אוכלוסייה נדירה של תאים במערכת החיסון של חולי סרטן, שיכולים להוות פלטפורמה המבוססת על שילוב תאי T ייחודיים עם הנדסה גנטית, לפיתוח טיפול אימונותרפי חדשני, שיתאים לסוגים שונים של סרטן, ויעלה את סיכויי ההחלמה באופן דרסטי. במחקר השתתפו פרופ' רונן ברנר מהמרכז הרפואי וולפסון ופרופ' חיים גוטמן מבית החולים בילינסון, והוא פורסם לאחרונה בכתב העת .Journal of Clinical Investigation

 

שילוב קטלני

"למערכת החיסון יש שתי דרכים לזהות תאים סרטניים ולתקוף אותם", מסביר ד"ר כרמי "האחת - באמצעות תאים המכונים תאיT , שהם בעלי יכולת הרג גבוהה, אך נקשרים באופן חלש לתא הסרטני; והשנייה - באמצעות נוגדנים שנקשרים באופן חזק למוטציות על גבי התא הסרטני, אך מצד שני אינם מביאים להרג יעיל".

 

במסגרת המחקר גילו החוקרים סוג נדיר של תאים שבהם מתקיימות שתי התכונות גם יחד. התאים הייחודיים שהתגלו הינם תאי T של מערכת החיסון, המצויים בתוך הגידול הסרטני עצמו, ומצוידים בקולטנים שאינם אופייניים בדרך כלל לתאים מסוג זה. קולטנים אלה מאפשרים לתאי ה-T המיוחדים להתחבר לנוגדנים שנקשרים לגידול, וכך לזהות את תאי הסרטן ולחסלם.

 

״גילינו שבניגוד לתאי T רגילים (שאינם מסוגלים להיקשר לנוגדנים), תאי ה-T שמצאנו מצוידים בקולטנים המאפשרים להם להיקשר ישירות לנוגדנים, ולחסל תאים סרטניים באופן ישיר," מסביר ד"ר ריידר. "בכך הם מבצעים 'קיצור דרך' משמעותי, שעוקף את ההליך הטבעי המורכב של מערכת החיסון. לפי הממצאים שלנו מדובר באוכלוסייה נדירה של תאים, שמהווה אחוז קטן מתאי הT- שנמצאים בתוך הגידול הסרטני". החוקרים איתרו תאי T נדירים שכאלה בגידולים של עכברים עם מלנומה וסרטן שד, וכן בדוגמאות קליניות של גידולים שהוסרו בניתוחים מחולי סרטן.

 

צוות החוקרים. מימין לשמאל: פלג ריידר, דיאנה רסולוניריאנה וד"ר ירון כרמי

 

התאים המהונדסים יצילו חיים

בשלב הבא נעזרו החוקרים בטכנולוגיה של הנדסה גנטית כדי לחקות את המנגנון שנחשף – במטרה לייצר מספר רב של תאי T הדומים לאותם תאים נדירים, ובכך להפוך את התגלית לטכניקה טיפולית שימושית. הטיפול החדש, שכלל תאי T מהונדסים שנקשרים ישירות לנוגדנים, בשילוב עם נוגדנים שנקשרים לתאי הסרטן, נוסה על עכברים עם מלנומה והצליח לגרום להרס של תאי הסרטן, לעצירת הגידול ולנסיגה משמעותית. בזכות התוצאות סבורים החוקרים שהשיטה עשויה להתאים בעתיד גם לטיפול בסוגים אחרים של סרטן.

 

"המחקר שלנו משלב את שתי הזרועות של מערכת החיסון: יכולת ההרג של תאי ה-T והחיבור החזק לגידול באמצעות נוגדן," מסכם ד"ר כרמי. "בכך יצרנו פלטפורמה אימונותרפית חדשה לטיפול עתידי בסוגים רבים של סרטן. במסגרת השיטה ניתן יהיה לקחת תאי T מהחולה עצמו, להנדס אותם כך שיוכלו להיקשר לנוגדנים, ולהשיבם לחולה ביחד עם נוגדנים ספציפיים המתאימים למחלתו (שרובם מיוצרים כבר היום בתעשייה, כמוצרי מדף מאושרים ובטוחים לשימוש). בדרך זו צפויים התאים המהונדסים שפיתחנו לאפשר טיפול חדשני ונגיש בגידולים ממאירים מסוגים שונים״.

מחקר

03.10.2019
האם פרעה היה המהפכן הטכנולוגי הראשון?

נמצאו ראיות לקפיצה טכנולוגית וחברתית באדום המקראית, לאחר מסעו של פרעה שישק בערבה במאה ה-10 לפנה"ס

  • רוח

מחקר ארכיאולוגי חסר תקדים בהיקפו, בראשות פרופ' ארז בן יוסף מהחוג לארכיאולוגיה ותרבויות המזרח הקדום ע"ש יעקב מ. אלקוב, ובשיתוף אוניברסיטת קליפורניה, סן דייגו, חשף את סיפור צמיחתה של ממלכת אדום המקראית כמעצמה טכנולוגית וחברתית, באמצעות ניתוח מדוקדק של פסולת תעשיית הנחושת בערבה. אחת ההפתעות הגדולות של המחקר: מי שהוביל את אותה התפתחות היה לא אחר מפרעה שישק, שעבר באזור במחצית השנייה של המאה ה-10 לפנה"ס.

 

דברים שמוצאים באשפה

כמעט בכל סדרת בלשים שמכבדת את עצמה, מוצא את עצמו הגיבור הראשי מחטט בפחי הזבל של מושא המעקב שלו, כדי למצוא רמזים וראיות. גם הארכיאולוגים עושים את זה, אלא שבמקרה שלהם מדובר בפסולת ישנה מאוד.

 

החוקרים ניתחו מאות ממצאים, ממכרות הנחושת הקדומים בפינאן שבירדן ובתמנע פה בישראל, על מנת לשחזר את התפתחותה ואת שכלולה של תעשיית ייצור הנחושת, לאורך כ-500 שנים, סביב תחילת האלף הראשון לפני הספירה (1300–800 לפנה"ס).

 

באמצעות בדיקות מיקרוסקופיות וכימיות של סיגי נחושת (שהיא פסולת כבשנים), זיהו החוקרים שינויים טכנולוגיים דרמטיים בטווח קצר. הם הצליחו להראות נפילה סטטיסטית ברורה בכמות הנחושת בסיגים, כלומר זינוק ביעילות תהליך ההפקה. מחקרם התפרסם בכתב העת PLOS ONE.

 

לפעמים אשפה היא אוצר. יותר מ-6 מטר פסולת ייצור נחושת נחפרה בח'ירבת עין נאחאס שבירדן (צילום: פרופ' תום לוי)

 

"יש חוקרים שמנסים לגמד את הפקת הנחושת באזור הערבה בתקופה הזו", מסביר פרופ' בן יוסף. "לטענתם, חי כאן אוסף רופף של שבטים, שהפיקו נחושת באופן ארעי ומזדמן. הממצאים שלנו סותרים את התפיסה הזאת ועולים בקנה אחד עם הסיפור המקראי, לפיו הייתה ממלכה באזור עוד "לִפְנֵי מְלָךְ-מֶלֶךְ, לִבְנֵי יִשְׂרָאֵל' (בראשית ל"ו). את הראיות שמצאנו לתעשיית הנחושת בערבה ניתן לייחס אך ורק לממלכה ריכוזית והיררכית, כלומר לאותה אדום קדומה ומקראית.

 

בהתאם, אופן יישום הטכנולוגיה ושינויים ביעילותה לאורך זמן משקפים תהליכים חברתיים, והתוצאות שלנו מלמדות לראשונה על הזמן ועל האופן בו הופיעה חברה מורכבת, שחלשה על המרחב כולו, וחברה זו מזוהה עם אדום המקראית".

 

ההייטק של העת העתיקה

הנחושת, ששימשה בעת העתיקה להפקת כלים וכלי-נשק, הייתה המשאב היקר ביותר בחברות המזרח הקדום. הפקתה נחשבה לתהליך מורכב, המצריך שלבים שונים ורמות שונות של מומחיות: על חרש הנחושת היה לבנות כבשן חומר בממדים מסוימים מאוד, לספק לכבשן הזה כמות מדויקת של חמצן ופחם, לשמור על טמפרטורה של לא פחות מ-1,200 מעלות צלזיוס, להזרים פנימה כמות קבועה של אוויר ולהוסיף לקדירה תערובת מורכבת של מינרלים.

 

"כמו היום, גם אז היו מומחים שעסקו באופן קבוע ב'מחקר ופיתוח'", אומר פרופ' בן יוסף ומסביר "הישגים טכנולוגיים נשמרו כסוד מקצועי, וניהול התעשייה היה קשור באופן ישיר לאליטה השלטונית".

 

מה לפרעה ולטכנולוגיה?

כאמור, את הזינוק ביעילות תהליך ההפקה של הנחושת מייחסים הארכיאולוגים למסעו הצבאי של פרעה שישק באזור, במחצית השנייה של המאה ה-10 לפנה"ס.

 

"בבת אחת עלתה יעילות תעשיית הנחושת באזור, שמצביעה על עבודה לפי פרוטוקולים מדויקים, שאפשרו ייצור כמות גדולה מאוד של נחושת במינימום אנרגיה", מסכם פרופ' בן יוסף.

 

"המצרים הצליחו לזעזע את אדום באופן שהביא לקפיצה הטכנולוגית. כצרכני נחושת מיובאת, למצרים היה אינטרס מובהק בייעול התעשייה בערבה, ונראה שדרך קשריהם רחוקי-הטווח הם היוו זרז לאימוץ אדומי של חידושים טכנולוגיים מהמרחב כולו. כך למשל, מופיע הגמל לראשונה באזורנו מיד אחרי מסעו של שישק. למעשה, אפשר לומר כי ההתערבות המצרית הפכה את אדום למעצמת הנחושת הגדולה ביותר במזרח הקדום".

 

מחקר

11.09.2019
כל פיסה נחשבת: האדם הקדמון מיחזר כלים

נמצאו ראיות ראשונות לשימוש בכלים ממוחזרים זעירים בארץ ישראל של לפני חצי מיליון שנה

  • רוח

"יש לנו תדמית של בני אדם קדומים כיצורים מגושמים וגדולים שמתנפלים על הפיל עם כלי אבן גדולים, זוללים כמה שאפשר לזלול, ממלאים את הבטן ואז הולכים לישון. למעשה, תהליך הביתור היה מורכב בהרבה מכפי שחשבנו." אומר פרופ' רן ברקאי, מהחוג לארכיאולוגיה ותרבויות המזרח הקדום באוניברסיטת תל אביב, לאור ממצאים חדשים שנמצאו באתר הפרהיסטורי רבדים שבמרכז הארץ.

 

צוות בינלאומי של חוקרים, בהובלת ד"ר פלאביה ונדיטי ופרופ' ברקאי, ערכו ניתוחים חדשניים לנתזי צור זעירים בני 300 עד 500 אלף שנה. מהניתוח המיקרוסקופי וניתוח השיירים האורגניים שזוהו על כלי הצור הקטנטנים, החוקרים מסיקים שנתזי הצור לא היו פסולת תעשייתית, שנותרה מייצור כלים גדולים יותר, אלא תוצאה מכוונת ומושכלת של מיחזור כלי צור קיימים – מיחזור ששימש את תושבי האתר לביתור כירורגי של פילים ובעלי חיים נוספים.

 

"מדובר בניתוחים חדשניים של פריטי צור ישנים, מהתקופה הפליאוליתית התחתונה, הכוללים תצפיות מיקרוסקופיות אחר סימני שימוש – use-wear analysis – ואחר שיירים אורגניים – residue analysis", מסביר פרופ' ברקאי. "בעצם חיפשנו סימני שחיקה, שבירה, שריטה ואפילו שיירים אורגניים שנותרו בקפלים של נתזי הצור, והכול במטרה להבין למה הם שימשו".

 

גם לנתזים הקטנטנים היה שימוש חשוב

האתר ברבדים, בין צומת שמשון לצומת נחשון, מיוחס לבני אדם ממין הומו ארקטוס ולתרבות האשלית. תרבות זו, שנפוצה באפריקה, באירופה ובאסיה, התאפיינה בייצור תקני, מוקפד ואסתטי של כלי אבן, כמו אבני היד ששימשו בעיקר לביתור בעלי חיים גדולים. יצוין כי בני אדם קדומים היו תלויים בבשר ובעיקר בשומן של בעלי חיים לקיומם, ומכאן שהייתה חשיבות עליונה לביתור איכותי של בעלי החיים הגדולים והפקת כל קלוריה אפשרית מהם. הכלים שנמצאו באתר רבדים השתמרו היטב, ופרופ' ברקאי וצוותו כבר מצאו בעבר גם סימני שימוש וגם שיירים אורגניים על כלים גדולים. כעת, לראשונה, החוקרים הוכיחו שגם לנתזים הקטנטנים היה שימוש חשוב – וכן שהם מוחזרו בכוונה מכלי אבן גדולים יותר שיצאו מכלל שימוש וננטשו.

 

"לראשונה יש לנו תוצאות שמוכיחות שימוש בנתזים קטנטנים באורך של כשלושה ס"מ בסך הכול", אומר פרופ' ברקאי. "אלה כלים שיוצרו בתהליך של מיחזור: בני האדם הקדומים לקחו פריטי צור שיצאו מכלל שימוש ומיחזרו אותם למטרות אחרות. במשך עשרות שנים הנתזים הקטנטנים לא זכו לתשומת לב במחקר הארכיאולוגי, והדגש במחקר היה על כלי האבן הגדולים, המעוצבים, המסותתים, המושקעים והמרשימים. אנחנו מראים כאן שהכלים הזעירים יוצרו בכוונה והיו בעלי תפקיד חשוב בארגז הכלים של בני האדם הקדומים".

 

לאחר מחקר בן שלוש שנים וניתוחים מיקרוסקופיים של מאות נתזי צור קטנטנים מהאתר של רבדים, החוקרים מצאו 107 נתזים קטנטנים שעליהם סימני שימוש מביתור בעלי חיים. בנוסף לסימני השחיקה, על 11 מתוך ה-107 הנתזים נמצאו גם שיירים אורגניים – בעיקר של עצם, אבל גם של רקמות רכות.

 

ניסויים שבוצעו בהעתקים של הכלים הארכיאולוגיים לימדו שהנתזים הקטנים יעלים מאוד בביצוע מלאכות ביתור עדינות ומדויקות, ושהם שימשו לפרק זמן קצר מאוד. ככל הנראה, הכלים הזעירים שימשו בשלבים ספציפיים של הביתור, שהצריכו פעולות חיתוך מדויקות, כמו הפרדת גידים. יש להניח שהנתזים הקטנים שימשו לצד הכלים הגדולים יותר בביתור בעלי חיים באתר, בין היתר לביתור פילים – שהיו מקור המזון העיקרי ברבדים.

 

לא בזבזו דבר

"הנתזים הזעירים היו כלים כירורגיים שיוצרו ושימשו לחיתוך עדין ומדויק של חלקים ייעודיים בגוף הפיל, במטרה להפיק כל קלוריה אפשרית, וכן חומרים כמו גידים ועור, מבעלי החיים הניצודים." מסביר ברקאי,  "הפעולות הללו משקפות תרבות מעודנת, מדויקת, מחושבת וסביבתית. הקולגות האמריקאים שלי לא יאהבו את זה, אבל לי אין ספק שהייתה להם מודעות סביבתית מפותחת. הם מחזרו את הכלים שלהם הרבה לפנינו והם לא בזבזו מזון כמונו. למעשה, הם לא בזבזו דבר. אני בטוח שהחשיבה האקולוגית הזו היא שאפשרה לבני האדם הקדומים לשגשג במשך מאות אלפי שנים".

 

מחקר

10.09.2019
לטפל בעמידות של הסרטן לטיפול

חוקרים גילו את המנגנון המרכזי שגורם לעמידות סרטן המלנומה לטיפולי אימונותרפיה, וכעת ישפרו את סיכויי ההצלחה של הטיפול

  • רפואה ומדעי החיים

בשנים האחרונות הפכו טיפולי האימונותרפיה לשיטת הטיפול המקובלת לסרטן מסוג המלנומה גרורתית – סרטן עור ממאיר וקשה מאוד לטיפול. בטיפולי אימונותרפיה, מקבל החולה תרופות המפעילות את מערכת החיסון שלו ומגייסות אותה למלחמה בגידול הסרטני. הבעיה היא, שטיפול זה אינו יעיל בכל המקרים, ומצליח להביא לנסיגת המחלה רק אצל חלק מהחולים. חוקרים באוניברסיטת תל אביב ובמרכז הרפואי שיבא, חשפו מנגנון מרכזי הגורם לעמידות מלנומה גרורתית לאימונותרפיה, ומקווים כעת להתקדם ולטפל בגורמים שהופכים את הסרטן לעמיד בפני הטיפול.

 

לפצח את הסיבה להצלחה

חוקרים מבית הספר לרפואה ע"ש סאקלר ובמרכז הרפואי שיבא, בהובלת פרופ' תמי גיגר, פרופ' גל מרקל וד"ר מיכל הראל, מצאו תשובה לשאלה שמעסיקה מאוד את האונקולוגים: מדוע טיפולי אימונותרפיה משפיעים רק על חלק מהחולים בסרטן המלנומה גרורתית? נכון להיום, רק כשליש מהחולים המטופלים באימונותרפיה מגיבים לטיפול.

 

"טיפולים האימונותרפיה הוכחו כיעילים ביותר עבור חלק מהחולים, וחוללו מהפכה תפישתית באונקולוגיה. עם זאת, במקרים רבים הטיפולים הקיימים נכשלים, והמטרה שלנו הייתה להבין כיצד ניתן לנבא מי יגיב להם ומי לא, ואולי לשנות משהו על מנת להגדיל את שיעור התגובה", מסביר פרופ' מרקל, אונקולוג בכיר והמנהל המדעי של מכון אלה למלבאום לאימונואונקולוגיה ולמלנומה במרכז הרפואי שיבא, המרכז את הטיפול במרבית חולי המלנומה בישראל.

 

"היה ברור לנו שהשוואה בין דגימות מגרורות מלנומה שהוסרו בשלב טרום תחילת הטיפול, לבין כאלה מקבוצות חולים בהן הטיפול הצליח או נכשל, תהווה את המפתח לגילוי. החוכמה היא איזו השוואה לבצע", הוא מוסיף. במהלך המחקר בדקו החוקרים דגימות מלנומה מ-116 חולים, אשר הגיבו או לא הגיבו לאימונותרפיה. החוקרים נעזרו בשיטה חדשנית למיפוי חלבונים הקרויה פרוטאומיקה, וגילו שההבדל בין הקבוצות טמון בתהליכי הפקת האנרגיה של התאים הסרטניים.

 

"במעבדה לפרוטאומיקה אנו משתמשים במכשיר המכונה מס-ספקטרומטר, וממפים באמצעותו אלפי חלבונים," מסבירה פרופ' תמר גיגר, ראשת המעבדה לפרוטאומיקה בביה"ס לרפואה באוניברסיטת תל אביב. "לאחר מכן, אנו מבצעים אנליזה חישובית של הממצאים. בדרך זו ניתן לגלות בדיוק אילו חלבונים ואיזו כמות של חלבון מכל סוג מצויים בדגימה מסוימת".

 

בקרב קבוצת החולים שהגיבה לאימונותרפיה, התגלתה כמות גדולה יותר של חלבונים האחראיים על הפקת אנרגיה מחומצות שומן. "מצאנו שמסלול זה משפר את תהליך הזיהוי של תאי המלנומה על ידי מערכת החיסון, שכתוצאה מכך חושפת ותוקפת אותם בצורה יעילה", מסבירה פרופ' גיגר.

 

פרופ' גיגר - זיהתה את הקשר בין כמות החלבונים לזיהוי תאי מלנומה ע"י מערכת החיסון.

 

הסוד הוא בחלבונים

כדי לבדוק את ההשערה שלהם, השתמשו החוקרים בטכניקות של הנדסה גנטית, והשתיקו את פעילותם של החלבונים הקשורים בהפקת אנרגיה מחומצות שומן, בתרביות של תאי מלנומה. בעקבות זאת, נמצאה ירידה בהרג תאי מלנומה על ידי מערכת החיסון.

 

אותם ממצאים התגלו גם בבדיקה על עכברי מודל. "מצאנו שהשתקה של המנגנון מאפשרת לתאי הסרטן להסתתר מפני תאי T של מערכת החיסון, שאמורים לזהות אותם ולהשמידם, וכתוצאה מכך התפתח הסרטן בעכברים אלה בקצב מהיר יותר בהשוואה לקבוצת הביקורת", מסבירה פרופ' גיגר ומוסיפה: "במחקר זיהינו הבדל מנגנוני משמעותי בביולוגיה של תאי מלנומה בין חולים שחיים שנים בזכות טיפולי אימונותרפיה, לבין חולים שאינם מושפעים כלל מהטיפול".

 

"ממצאים אלו עשויים להיות נכונים גם במגוון מחלות ממאירות נוספות", מסכם פרופ' מרקל. "במחקרי המשך שנקיים, נבחן כיצד להיעזר בממצאים כדי לשפר את התגובה לאימונותרפיה ולהרחיב את מעגל החולים שיוכלו להפיק תועלת מהטיפולים. כמו כן, נפעל לפיתוח שיטה שתאפשר לצפות מראש במי מהחולים הטיפול יצליח או ייכשל".

 

יעלה את אחוזי ההצלחה בכמות מטופלים גדולה יותר. פרופ' מרקל במעבדה (צילום באדיבות המרכז הרפואי שיבא)

מחקר

10.09.2019
מה מוציא את האלמוגים מסינכרון?

חוקרים חשפו פגיעה במנגנוני הרבייה של אלמוגים במפרץ אילת, המסכנת את המשך קיומם

  • הנדסה וטכנולוגיה
  • סביבה וטבע

מנגנון הרבייה של האלמוגים הוא אחד מפלאי הטבע. מכיוון שאלמוגים אינם יכולים להתחיל לטייל בים ולחפש בני או בנות זוג להזדווג עימם, הם פיתחו דרך ייחודית וכמעט פלאית להתרבות. פעם בשנה, בליל ירח מלא של קיץ, משחררת כל שונית אלמוגים בתזמון מושלם מליוני תאי זרע וביציות. השחרור הסימולטני למים מעלה את הסיכויים שזרע וביצית יפגשו זה את זה, וכך ייווצר אלמוג חדש.

 

"אירועי הרבייה של האלמוגים היו לשם דבר בקרב חוקרים וחובבי טבע ימי, ואף כונו 'האורגיה הגדולה ביותר בעולם'", מספר הדוקטורנט תום שלזינגר, "מדובר באירוע קצר, בן דקות אחדות בלבד, שמתרחש רק פעם בשנה: אלפי אלמוגים לאורך מאות קילומטרים של שוניות, משחררים לים בו-זמנית כמויות עצומות של ביציות ותאי זרע, שמפרים אלו את אלו".

 

האם האלמוגים בסכנת הכחדה?

עוד לפני שהצלחנו להבין כיצד בדיוק מתרחש האירוע המופלא הזה, מסתבר שגם הוא בסכנה. חוקרים מאוניברסיטת תל אביב, בהובלת פרופ' יוסי לויה ותום שלזינגר מבית הספר לזואולוגיה, חשפו שיבוש של אירועי הרבייה של אלמוגים במפרץ אילת. הם מצאו כי חלק מהמינים כמעט ואינם מעמידים צאצאים.

 

החוקרים סבורים כי יתכן שהשיבוש נגרם על ידי שינויים בגורמים סביבתיים, כמו שינויי אקלים ו/או זיהומים שונים במים, ומביעים חשש כי לאורך זמן עלולה הפגיעה ברבייה להוות איום משמעותי על עצם קיומן של אוכלוסיות אלמוגים רבות ברחבי העולם. המחקר התפרסם בכתב העת היוקרתי Science, שאף הקדיש לו את כתבת השער.

 

אירוע מסונכרן של פעם בשנה

התזמון המושלם של התרבות האלמוגים תלוי בסינכרון בין מספר גורמים סביבתיים, כגון טמפרטורת מי הים, עוצמת קרינת השמש, הרוח, מופע הירח ושעת שקיעת השמש, והשינויים העונתיים החלים בהם. מטרת המחקר היתה לבחון האם השינויים המהירים, המתרחשים כיום בסביבה הימית, משפיעים על הצלחת הרבייה, שבה תלוי עתידם של האלמוגים.

 

מראה מרהיב: מסיבת רביית אלמוגים שנתית. צילום: תום שלזינגר

 

225 לילות מתחת לפני הים

בחלקו הראשון של המחקר, ערכו החוקרים סקרי-שטח ליליים בני 2.5 עד 5.5 שעות מדי לילה מתחת לפני הים, במהלך עונת הרבייה העיקרית של האלמוגים בין החודשים יוני עד ספטמבר, במשך ארבע שנים, מ-2015 עד 2018. כך הם עקבו אחר אירועי הרבייה של כל אחד ממיני האלמוגים בשטח, וספרו כמה פרטים מכל מין משתתפים באירוע בכל לילה, כלומר פולטים תאי זרע/ביציות למים.

 

"מצאנו שבמספר מינים השתבש סינכרון הרבייה לחלוטין," מעיד שלזינגר. "לפני מספר עשורים תועדו במפרץ אילת אירועי רבייה קצרים וממוקדים, שהתרחשו בלילות ספציפיים וקבועים בשנה. היום אותם אירועים נפרשים על פרקי זמן ממושכים, לפעמים עד חודשיים. כלומר, כמעט בכל לילה, מספר מועט של פרטים משחרר ביציות ותאי זרע. חלק מהמושבות פלטו את כל הזרעים והביציות, חלקן פלטו רק חלק, ואחרות לא השתתפו כלל באירוע".

 

כדי לספק מבט מעמיק יותר על התופעה, החליטו החוקרים לבחון אותה גם במעבדה. לשם כך הם אספו דגימות אלמוגים מאתרים שונים במפרץ אילת, בזמנים שונים לאורך עונת הרבייה, במהלך ארבע שנות המחקר.

 

הם בחנו את הדגימות על פי ארבעה מדדים: גודל הביציות המעיד על מידת בשלותן, מספר הביציות בכל פוליפ (פוליפ הינו יחידת הבניין הבסיסית הקטנה ביותר של מושבות האלמוגים), אחוז הפוליפים הפוריים בכל מושבת אלמוגים, ואחוז המושבות הפוריות באוכלוסייה כולה. "מצאנו שיבושים בסינכרון בכל המדדים ובכל הרמות: בפוליפ, במושבה ובאוכלוסיית האלמוגים כולה," אומר פרופ' לויה. "עדיין איננו יודעים מה בדיוק גורם לשיבושים, אך ייתכן שהם נגרמו על ידי שינויי אקלים, כדוגמת התחממות מי הים (מי מפרץ אילת מתחממים בקצב של כ-0.31 מעלות צלזיוס לעשור) או זיהומים שונים שיצר האדם".

 

בית גידול עשיר למינים רבים. אלמוגים במפרץ אילת (צילום: תום שלזינגר)

 

אוכלוסיות שלמות על סף קריסה

כדי לבחון את השפעת השיבוש בתיזמון על מידת הצלחת הרבייה ביצעו החוקרים מעקב אחר חלקות מסומנות בשונית הטבעית. בשנת 2015 הם מיפו את אלפי האלמוגים בחלקות אלו, ובשנים הבאות נעזרו בסקרים ובצילום ברזולוציה גבוהה, כדי לעקוב אחר השינויים במינים שונים של אלמוגים, ובדקו תמותה בהשוואה להתיישבות של אלמוגים צעירים חדשים.

 

"למראית עין מצבה הנוכחי של חברת האלמוגים במפרץ אילת הוא טוב, ובכל שנה מגויסים לשונית אלמוגים רבים חדשים", אומר שלזינגר "אך מצאנו הבדלים גדולים בין מינים שונים של אלמוגים. במינים בהם נצפה חוסר סינכרון באירועי הרבייה, התגלה גם חסר משמעותי בדורות חדשים של אלמוגים צעירים. למעשה, נראה שחלק מהמינים כלל אינם מצליחים להעמיד צאצאים כבר מספר שנים, דבר המעמיד בסכנה את עתיד המין כולו".

 

"המחקר שלנו מהווה קול קורא לחוקרי שוניות אלמוגים בכל העולם להמשיך ולחקור את התופעה שחשפנו במפרץ אילת, ולבדוק מהם הגורמים לשיבוש. מוטלת עלינו האחריות לזהות בדרך זו אוכלוסיות אלמוגים, אשר למראית עין הן בריאות ומשגשגות, אך למעשה ייתכן שהן על סף קריסה בשל היעדר דור המשך. עלינו לנקוט בכל הצעדים האפשריים, כדי למנוע את המשך הפגיעה הקשה בשוניות האלמוגים, המהוות בית גידול חיוני גם למינים רבים אחרים, ויוצרות את המגוון הביולוגי הגדול ביותר בסביבה הימית." מסכם פרופסור לויה.

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
שנעשה בתכנים אלה לדעתך מפר זכויות נא לפנות בהקדם לכתובת שכאן >>