מדעניות מתחום מדעי המוח שופכות אור על הרגע שבו נוצרת במוח חוויה חדשה
מחקרים
RESEARCH
מה מעניין אותך?
מחקר
10.06.2018
כיצד הצליחו חוקרות לבודד את רגע היווצרותה של חוויה אנושית?
- מוח
"כשאנחנו טועמים שוקולד, שומעים מוסיקה או רואים פרח, מתרחש במוחנו תהליך פיזיולוגי של עיבוד מידע," אומרת ד"ר הגר גלברד-שגיב מבית הספר לרפואה ע"ש סאקלר ומבית הספר סגול לחקר המוח באוניברסיטת תל אביב, "אך מעבר לכך נוצרת בנו חוויה איכותנית וסובייקטיבית – כמו למשל החוויה של טעם השוקולד או של שמיעת צלילי שיר אהוב. כיצד נוצרת החוויה הזאת – שבעיני רבים היא טעם החיים? איך והיכן נוצר הקשר בין העולם החיצוני הנקלט בחושים, לבין העולם הפנימי של החוויה והתודעה? בני האדם מחפשים תשובות לשאלות מרתקות אלה כבר אלפי שנים, וכל דור מתמודד איתן בכלים העומדים לרשותו. אנחנו חיפשנו נקודת מבט חדשה באמצעות טכנולוגיות מתקדמות של חקר המוח."
חדירה לעומק המוח
כדי לבדוק מה בדיוק מתרחש במוח כשאנו חווים משהו חדש, נעזרו החוקרים בסיטואציה רפואית ייחודית – בחולי אפילפסיה שבמוחם הושתלו אלקטרודות מיוחדות. בקרב חולים אלו, תפקידן של האלקטרודות הינו לזהות את המוקד המדויק של ההתקפים האפילפטיים. אלקטרודות אלו, דקות כחוט השערה, מסוגלות להקליט את הפעילות של תאי עצב בודדים בקרבתם. החולים מאושפזים ומנוטרים עד שנאסף מספיק מידע על ההתקפים שלהם, ובהמשך הרופאים מנטרלים בניתוח את האזור הגורם להתקפים. סיטואציה ייחודית זו יצרה הזדמנות פז שאיפשרה לחוקרים מתחום מדעי המוח גישה ישירה אל המוח האנושי.
לחוקרים יש גישה אל רמת תאי העצב בחיות מעבדה, אך הן אינן מסוגלות לדווח על החוויות הסובייקטיביות שלהן, לכן יש צורך גם במחקרים בהשתתפות בני אדם. "עד כה, השתמשנו באמצעים חיצוניים ועקיפים כדי למדוד פעילות מוחית – למשל מכשירים כמו fMRIו- EEG." מסבירה ד"ר גלברד-שגיב. "אך כאן, כאשר האלקטרודות הושתלו במוח אנושי למטרות רפואיות, נוצרה גם הזדמנות מחקרית נדירה: למדוד ולהקליט את הפעילות החשמלית המוחית, באופן ישיר וברזולוציה חסרת תקדים של תא העצב הבודד. במקביל ניתן לקבל מהאדם דיווח על חוויותיו הסובייקטיביות."
במחקר לקחו חלק: ד״ר ליעד מודריק מבית הספר למדעי הפסיכולוגיה ומבית הספר סגול באוניברסיטת תל אביב, פרופ׳ כריסטוף קוך מהמכון לחקר המוח ע״ש אלן, ופרופ׳ יצחק פריד מהמחלקה לנוירוכירורגיה באוניברסיטת UCLA, ומבית הספר לרפואה באוניברסיטת תל אביב. המחקר התבצע במרכז הרפואי האוניברסיטאי ב-UCLA, במרכז הרפואי ע״ש סוראסקי בתל אביב, באוניברסיטת תל אביב, ובמכון הטכנולוגי של קליפורניה (Caltech). המאמר התפרסם בחודש מאי 2018 בכתב העת היוקרתי Nature Communications.
ניסוי הזהב של מחקר התודעה
במסגרת המחקר הוצגו לכל נבדק שתי תמונות בו-זמנית – תמונה שונה לכל עין: לדוגמא, תמונה של נחש לעין ימין ובמקביל תמונה של פרצוף לעין שמאל. כשמציגים לכל עין תמונה שונה, המוח אינו מצליח לשלב בין שתיהן, ונוצרת 'יריבות דו-עינית' - מצב שבו הנבדק רואה בכל פעם רק תמונה אחת, והן מתחלפות לסירוגין מבלי שתהיה לנבדק שליטה על התהליך. הייחודיות של המצב הזה הוא יצירת הפרדה בין הגירוי החיצוני והחוויה החושית: המציאות החיצונית אינה משתנה, כי לכל עין מוצגת תמונה קבועה, ולכן ברגעי החילוף ניתן לבודד את השינויים בפעילות המוחית הקשורים לשינויים בחוויה עצמה.
"בדרך זו הצלחנו לבודד את הרגע המכריע שבו פורצת חוויה חדשה למודעות," אומרת ד"ר ליעד מודריק. "אפשר לומר שזהו ניסוי הזהב של מחקר התודעה, וכאן הצלחנו לבצע אותו בבני אדם ברמת תא העצב הבודד ",אומר פרופ' יצחק פריד.
החוקרים מצאו שינוי בפעילות בתאי עצב באונה הקדמית האמצעית, שמתחיל 2 שניות לפני שהנבדק מדווח על התחלפות התמונה שהוא רואה. בהמשך, שנייה אחת לפני הדיווח, נרשמת פעילות חשמלית גם באונה הרקתית האמצעית, באזורים הקשורים לפעילות ויזואלית. מדובר בפרקי זמן ארוכים מאוד במונחים של הפעילות המוחית, שנמדדת באלפיות השנייה. על מנת לוודא שהפעילות הזו קשורה באמת להופעת החילופים הספונטניים, החוקרים הקרינו לנבדקים בצורה נורמלית על גבי המסך, 'סרט חוזר' של חילופי התמונות הספונטניים שעליהם דיווחו בזמן היריבות הדו-עינית. במקרה זה, כאשר החילופים בחוויה נבעו ממקור חיצוני ולא ממקור פנימי, נרשמו זמני תגובה קצרים בהרבה.
.
על סמך ממצאיהם מעריכים החוקרים כי תאי העצב שנמדדו הינם אכן חלק מהרשת העצבית היוצרת שינויים בחוויית הראיה המודעת. "המחקר החדש מקרב אותנו צעד נוסף לעבר הבנת התודעה והחוויה המודעת, ברמה הברורה והממשית ביותר – רמת הפעילות החשמלית בתא העצב הבודד," מסכמת ד"ר גלברד-שגיב .
מחקר
27.05.2018
תקווה חדשה לחולי ALS
התגלתה מולקולת על שיכולה לשפר את מצבם של תאי שריר מנוונים
- רפואה
- רפואה ומדעי החיים
מה משותף לפיזיקאי פרופ' סטיבן הוקינג, לתעשיין דב לאוטמן ולשדרן מאיר איינשטיין? שלושתם היו אנשי מקצוע מובילים בתחומם, ושלושתם נפטרו אחרי התמודדות ארוכת שנים עם מחלה קשה שעד היום נותרה חשוכת מרפא – מחלת ניוון שרירים (ALS). החולים במחלה סובלים משיתוק המתפשט בהדרגה לכל שרירי הגוף, הגורם בסופו של דבר למוות.
"ALS היא מחלה ניוונית אלימה וקטלנית, שכיום אין לה כל טיפול אפקטיבי," מסביר ד"ר ערן פרלסון מהפקולטה לרפואה ע"ש סאקלר, "על פי רוב היא תוקפת אנשים מבוגרים, אך היא יכולה להופיע גם בגיל צעיר. החולים מאבדים בהדרגה את היכולת לנוע, לדבר ולבלוע, ובסופו של דבר מתים כתוצאה משיתוק שרירי מערכת הנשימה. השיתוק ב-ALS נגרם על ידי ניוון ומוות של תאי העצב המוטוריים, המובילים פקודות מהמוח לשרירים. האתר הראשון שנפגע הוא קצה שלוחת תא העצב (אקסון) בנקודת המפגש שלו עם השריר (סינופסה), אך עד היום החוקרים לא הבינו כיצד ומדוע זה קורה, ובעיקר: מדוע, מבין כל תאי העצב בגוף, נפגעים דווקא תאי העצב המוטוריים? הבנת המנגנונים הגורמים למחלה היא תשתית חיונית לפיתוח עתידי של תרופות עבורה."
מדוע דווקא השרירים נפגעים?
צוות מחקר באוניברסיטת תל אביב, בהובלת ד"ר פרלסון, מציע כעת כיוון מחקרי חדש ופורץ דרך שמעורר תקווה חדשה לחולי ה-ALS. ראשית, הציעו החוקרים תשובה לשאלה מדוע, מבין כל סוגי תאי העצב המרשתים את גופנו, פוגעת מחלת ה-ALS דווקא בתאי העצב המוטוריים – אלה הקשורים לשרירים? על פי ממצאיהם, תאי השריר של חולי ALS מפרישים רעלנים שפוגעים בשלוחות תאי העצב, ובכך גורמים לניוונם ולאובדן הקשר בינם לבין תאי השריר. בהמשך המחקר הם אף גילו מולקולה שחוסמת את השפעת הרעלנים, ועשויה להוות בסיס לפיתוח תרופה עתידית למחלה הקטלנית.
המחקר בוצע על ידי הדוקטורנטים רועי מימון ואריאל יונסקו, מנהלת המעבדה, טל פרי וסטודנטים נוספים ממעבדתו של ד"ר פרלסון, בשיתוף עם פרופ' עודד באהר מהדסה ירושלים ומיגל וויל מאוניברסיטת תל אביב. המאמר פורסם בסוף השבוע בכתב העת היוקרתי Journal of Neuroscience.
הרעלנים שפוגעים בתאי העצב
השלב הראשון של המחקר היה פיתוח שבב סיליקון חדשני, שעליו ניתן לגדל מערכת פעילה של תאי עצב ותאי שריר, ולבצע בהם מגוון ניסויים שלא ניתן לבצעם בתוך הגוף החי. כבר בניסויים הראשונים הבחינו החוקרים כי תאי שריר בריאים מפרישים חומרים שגורמים לגדילת תאי העצב, בעוד שתאי שריר של חולי ALS גורמים לפירוק ולהתנוונות של תאי העצב. מכך הם הסיקו שתאי השריר של חולי ALS מפרישים רעלנים כלשהם.
בסריקה של כל החלבונים ששריר חולה מפריש לעומת שריר בריא, נמצא עלייה ברמה של חלבון בשם סמפורין, רעלן (semaphorin), המוכר כפעיל במהלך התפתחות מערכת העצבים בעובר – הוא הורס כ-50% מהאקסונים שמייצר העובר, שהם למעשה מיותרים. במצב תקין, הסמפורין פעיל בעיקר בשלב העוברי. עם זאת ידוע כי הוא מופיע שוב במגוון מצבים פתולוגיים או טראומתיים, כמו מחלות פרקינסון ו-ALS , ולאחר אירוע מוחי או פגיעת חוט שדרה.
ואכן, בניסוי נוסף על גבי השבב, מצאו החוקרים כי תאי השריר החולים ב-ALS מפרישים אל המפגש עם תאי העצב כמות גדולה של סמפורין, התורמת להריסה של תאי העצב. כמו כן נמצאה במערכת עלייה בקולטן של הסמפורין, הקרוי NRP. חסימה באמצעות נוגדן, המונע את הקישור בין הסמפורין ל-NRP, הביאה להצלה חלקית בלבד של תאי העצב. ממצא חלקי זה לא סיפק את החוקרים, והם הבינו שככל הנראה מופרשים מהשריר רעלנים נוספים.
שיפור משמעותי במצב התאים
בעקבות ממצאיהם חיפשו החוקרים מולקולת-על שתדע לעכב את כל הגנים הגורמים לתאי השריר להפריש רעלנים שהורסים את תאי העצב. באמצעות טכנולוגיה מתקדמת של ריצוף גנטי, הם גילו שרמות הרעלנים יורדות כשנרשמת עלייה בנוכחותה של מולקולת מיקרו-RNA ספציפית בשם miR126. הוספת המולקולה לשבב הניסוי הביאה לשיפור גדול במצב האקסונים.
"בשלב זה החלטנו לעבור למודל חי," אומר ד"ר פרלסון. "הזרקנו miR126 לעכברים במודל ל-ALS, ואכן, ראינו שיפור במצבם. רמת הרעילות ירדה, נצפתה הטבה במבנה התאים ברקמת השריר ובמפגש העצב-שריר (שנהרסים ב-ALS), והעכברים אף הראו מדדים טובים יותר בבדיקות של כושר ההליכה.
"אנחנו מאמינים שהתגלית שלנו מהווה פריצת דרך של ממש בדרך לפיתוח תרופות יעילות עבור ALS, ובהמשך אולי גם למחלות נוירו-דגנרטיביות נוספות, כמו אלצהיימר ופרקינסון – שבהן נהרסים תאי עצב מסוגים שונים," מסכם ד"ר פרלסון. "בנוסף, השבב שפיתחנו עשוי להוות כלי יעיל ברפואה מותאמת אישית: ניתן יהיה להפיק תאים מהחולה עצמו, לייצר מהם מערכות על גבי שבבים, ולבחון עליהן תגובה לתרופות שונות. כך אפשר יהיה לאתר טיפול מתאים במהירות וביעילות – מבלי לחשוף את החולה לטיפולים ממושכים שאינם מועילים, ולעתים אף גורמים לו נזק."
מחקר
16.05.2018
עברי, קלל בעברית
מתברר שכבר במאה החמישית אוהדים יהודים קיללו מתחרים במרוצי סוסים
- רוח
- רוח
תגלית מפתיעה: פוענחה לוחית קללה יהודית מהמאה החמישית או השישית לספירה, שהוטמנה מתחת להיפודרום בעיר אנטיוכיה (כיום בחלקה הדרומי של טורקיה), במטרה להכשיל את סוסי הקבוצה המתחרה. הלוחית נכתבה בשפה הארמית ובאותיות עבריות, ואף עושה שימוש מאגי בסיפור המקראי על אתונו של בלעם.
לתגלית אחראיות רבקה אליצור-ליימן, דוקטורנטית מבית הספר למדעי היהדות ולארכיאולוגיה באוניברסיטת תל אביב, וד"ר מרגרטה פולמר מאוניברסיטת ליידן שבהולנד. "נושא הדוקטורט שלי הוא קמעות יהודיים מהתקופה הביזנטית", מסבירה אליצור-ליימן. "רוב הקמעות הללו נועדו להגן על בעליהם מפני פגעים שונים – להגן מפני עין הרע, לגרש שדים ואפילו להבטיח ניצחון משפטי בערכאה. בכל העולם היווני, הרומי והביזנטי, וגם פה בארץ ישראל, קמעות המגן היו בעצם לוחית דקה מזהב, מכסף או מנחושת, שעליה חרטו את הלחש. לאחר החריטה גלגלו את הלוחית, הניחו אותה בנרתיק קטן וענדו אותה על הגוף".
אבל היה גם סוג אחר של לוחיות כאלה – לוחיות שהכילו קללות. היוונים והרומים היו מכינים את הקללות מעופרת, שנחשבה בעיניהם לחומר אפקטיבי לקללה. "הקללות שימשו למגוון מטרות", אומרת אליצור-ליימן, "כמו קללות שהוטלו על אויבים או קללות התאהבות. כן, גם לחשי אהבה נחשבו לקללות, כי הם היו אלימים באופיים. למשל, נהגו לקלל אישה שלא תוכל לאכול או לשתות דבר עד שתתאהב בזה שכתב את הקללה".
מבין לוחיות הקללה, סוג נפוץ היה קללות למרוצי מרכבות, שהיו ענף ספורט פופולרי מאוד בתקופה הביזנטית. "בדומה לכדורגל בימינו, המונים העריצו קבוצות שונות של רכבים וסוסים. הם הימרו על ביצועיהם ואפילו נעזרו במאגיה 'שחורה' כדי להשפיע על תוצאות המשחק. בין היתר, האוהדים היו כותבים לוחיות קללה נגד הרכבים והסוסים של הקבוצה המתחרה, ומטמינים אותן מתחת לרצפת ההיפודרום – כך שהקללה תפעל כשהסוס יעבור מעליה".
בתמונה: לוחית הקללה לאחת פתיחתה. באדום מסומנות המלים "סוסתה" (סוס או סוסה) וכן "בנט","בניטה") סיעת הכחולים). צילום: פאולה ארטל-איזברנד באדיבות אלכסנדר הולמן
לחשים וקללות בארמית
עד היום, נמצאו קללות כאלו רק ביוונית או בלטינית, ולא הייתה כל הוכחה לכך שאוהדים יהודים קיללו סוסים. אמנם בספר הכשפים היהודי העתיק, "ספר הרזים", מופיע מתכון מאגי להמרצת סוסים, אבל לא הייתה כל הוכחה שקללה זו אכן בוצעה. כעת, אליצור-ליימן פענחה לראשונה לוחית קללה יהודית מהמאה החמישית או השישית לספירה שנמצאה בהיפודרום של אנטיוכיה.
"החפירות הארכיאולוגיות בהיפודרום באנטיוכיה בוצעו כבר בשנות ה-30 של המאה ה-20, ואכן מצאו שם מיני קללות למרוצי סוסים ביוונית. אולם לוחית אחת שהתגלתה נותרה סגורה, בגלל שהיה תקוע בה מסמר. ככלל, מסמרים שננעצו בלוחיות אמורים היו להעצים את כוחו המאגי של החפץ, ואת השפעת הלחש. וכך הלוחית הוצגה במוזיאון האוניברסיטה של פרינסטון כדוגמא ללוחית קללה ממוסמרת. לפני כמה שנים החליטו אוצרי המוזיאון לשלוף את המסמר ולקרוא את הלוחית. להפתעתם, שפת הלחש הייתה ארמית".
משם התגלגל החפץ לידי רבקה אליצור-ליימן מאוניברסיטת תל אביב וד"ר מרגרטה פולמר מאוניברסיטת ליידן, שהצליחו לפענח את תוכנו."זאת לוחית קללה יהודית, שנכתבה באותיות עבריות הדומות לאלו שאנו משתמשים בהן היום, ונועדה לפגוע בקבוצת הכחולים במרוץ (בארמית: "בנט"/"בניטה"). מחבר הקמע לא הסתפק בתרגום נוסחי קללה יווניים, אלא השתמש בסיפור המקראי על אתונו של בלעם: הקללה קוראת למלאך שניצב מול אתונו של בלעם שיחסום גם את הסוסים של הקבוצה היריבה. חז"ל אמנם אסרו על קיום מרוצי סוסים, ובוודאי לא היו אוהבים את הרעיון של שימוש בכשפים מעין אלה, אבל בכך הוכחנו שגם אוהדים יהודים קיללו את מתחריהם".
אליצור-ליימן תציג את תוצאות מחקרה ב-17.5.18, במסגרת מרתון הרצאות קצרות בסגנון TED שיתקיים באוניברסיטת תל אביב ויציג את מיטב המחקרים של הדוקטורנטים המצטיינים בבית הספר למדעי היהדות.
מחקר
17.04.2018
חצי הכוס המלאה של צ’נאי
פרופ' הדס ממן רוצה לסלק את הזיהום ממי השתייה בהודו
- הנדסה
- טכנולוגיה
מה עולה לכם בראש כשאתם חושבים על הודו? אין הרבה מדינות שמציתות את הדמיון ואת יצר הנדודים כמו המדינה המופלאה הזאת. רבים מהמטיילים בה חוזרים ומספרים על מפגש עם תרבויות מרתקות, חוויות רוחניות ונופים עוצרי נשימה. תת היבשת הענקית היא אחת המדינות הגדולות בעולם מבחינת השטח, והשנייה בגודל האוכלוסייה שלה. כמיליארד בני אדם חיים בה יחד בפסיפס שכולל עושר תרבותי ולשוני עצום. מבחינה גיאוגרפית גם נדמה שאין גבול לגיוון שיש למדינה להציע, מהרי ההימלאיה המושלגים בצפון, דרך חופים טרופיים באזור גואה, ועד למדבריות הצחיחות של אזור ראג'סטן.
שלושת העשורים האחרונים היו טובים לכלכלת המדינה, והביאו איתם גל של פיתוח ועלייה מואצת ברמת החיים. אך יחד עם הפיתוח המואץ הגיעו בעיות חדשות. למשל, מה עושים עם כמויות הפסולות העצומות שרק עולות ככל שהצריכה לנפש עולה בעקבות השיפור ברמת החיים? מערכות ניהול הפסולת במדינה, הכוללות איסוף הפסולת מהמרחב הפרטי והציבורי, טיפול, הפרדה, מיחזור וסילוק, הכולל הטמנה או שריפה - לא הותאמו לסיפוק הדרישה ההולכת וגוברת, והתוצאה הינה נזק סביבתי קשה.
"המיץ של הזבל" והנזקים הסביבתיים
בהודו, מזבלות פתוחות הנקראות open dump, הינן השיטה הנפוצה ביותר לסילוק פסולת עירונית. מזבלה פתוחה הינה שיטה שבה הזבל נזרק באתר הפסולת ללא ניהול וטיפול בפסולת ובתוצריו. על פי נתוני ארגון הבריאות העולמי, ברוב המדינות המתפתחות, כמעט 90 אחוזים מהפסולת הנוצרת מגיעה למזבלות כאלו. המזבלות גורמות לשלל בעיות סביבתיות, אך החמורה שבהן היא זיהום מי תהום על ידי תשטיפי המזבלות המחלחלים לקרקע.
תשטיף הפסולת מכיל כמות גדולה של חומר אורגני, אך גם שלל חומרים אחרים, רבים מהם רעילים. הומיים (Humic substances) מהווים קבוצה עיקרית יחד עם אמוניה חנקן, מתכות רעילות, כלור אורגני, תרכובות פנוליות, שאריות חומרי הדברה ופתאלטים (Phthalates), שהם קבוצה של כימיקלים שמשמשים בעיקר כתוספים למוצרי פלסטיק, הנחשבים למזהמים.
מזבלה פתוחה עירונית בצ'נאי, הודו
הצורך הבסיסי ביותר
ברור לכולם שללא מים ראויים לשתייה לא ניתן לחיות, ובעיה סבוכה זו מאתגרת את פרופ' הדס ממן, ראש התכנית להנדסת סביבה בפקולטה להנדסה ע"ש איבי ואלדר פליישמן באוניברסיטת תל אביב, אשר יחד עם פרופ' מוהאן מאוניברסיטת IIT Madras בהודו, חוקרת דרכים יעילות למנוע זיהום של תשטיפים ממזבלות פתוחות למי התהום ולמי השתייה באזור צ'נאי, העיר הרביעית בגודלה בהודו.
"מים ראויים ובטוחים לשתייה הם צורך בסיסי," אומרת פרופ' ממן. "בכדי לטפל בבעיות המים לא מספיק שתהיה טכנולוגיה ראויה ומתאימה, אלא צריך גם לפעול יחד עם החברה והקהילה על מנת לייצר מצב שבו הקהילה מועצמת מכך שיש לה מים ראויים לשתייה והיא עצמאית ויכולה לנהל את משאבי המים בעצמה ולקבל את ההחלטות בעצמה. המטרה היא ליצור תנאים שיאפשרו יישום של טכנולוגיות בשטח, על ידי הדרכה, חינוך והפצה של הרעיון הסביבתי סביב מים, אנרגיה חקלאות ומזון" .
לראות את הבעיה ולמצוא לה פתרון
מטרת המחקר היא למזער עד כמה שניתן את ההשפעות השליליות של הרעלת מי השתייה עם חומרים רעילים בעלי השפעות בריאותיות הרסניות על האוכלוסייה החיה סביב המזבלות. במסגרת המחקר, נבחר אתר פסולת אחד כפיילוט, ומאמציה של פרופ' ממן מרוכזים במציאת פתרון טכנולוגי אקולוגי, שיוכל להיות מנוהל ומיושם על ידי האוכלוסייה המקומית.
הטכנולוגיה שנבחרה עבור הפיילוט היא דו-שלבית. ראשית, צינורות תת קרקעיים אוספים את תשטיפי האשפה ומעבירים אותם תהליך חמצון, בו החומרים המזיקים עוברים פירוק חלקי. לאחר מכן, מוזרמים המים לאגנים ירוקים – אזורים בהם נשתלו צמחים מקומיים הצומחים במהירות, ולהם יכולות לשאוב את השפכים ולסחוף מהם את החומרים המזהמים. צמחים אלו ישמשו מזון לבהמות, ובכך התהליך המשולב יטהר את השפכים וגם ישפר את התנאים החברתיים והכלכליים של האוכלוסייה בכפרים שסביב המזבלה. בנוסף, השפכים המטוהרים ישמשו להשקיה חקלאית באותם הכפרים.
אין ספק שיש בטכנולוגיית טיהור השפכים פוטנציאל להציל חיים. פיילוט מוצלח בצ'נאי יוכל לספק פתרון לאזורים אחרים בהודו, ובהמשך אולי לעולם השלישי כולו, בו מים נקיים לשתייה הופכים למצרך נדיר יותר ויותר.
אגנים ירוקים משמשים לספיחת מזהמים, והמים המטוהרים משמשים לחקלאות.
מחקר
04.03.2018
הוכחה מוחשית ראשונה לקיומו של החומר האפל ביקום
בעזרת גלי רדיו מתקופת היווצרותן של הגלקסיות הצליח פרופ' רנן ברקנא לשפוך אור על אחת התעלומות הגדולות באסטרונומיה
- מדעים מדויקים
- מדעים מדויקים
קהילת האסטרונומיה בעולם גועשת בימים אלה בעקבות גילוי כפול, מפתיע במיוחד: ראשית, קליטה ראשונה של גלי רדיו מתקופה עלומה בתולדות היקום הקדום, בה החלה היווצרות הכוכבים והגלקסיות; ואולי חשוב מכך: תכונותיהם המפתיעות של גלי הרדיו שנקלטו שופכות אור על תעלומה גדולה נוספת – קיומו של החומר האפל.
ההסבר כי ממצאיו המפתיעים של טלסקופ הרדיו מהווים עדות ממשית ראשונה לקיומו של חומר אפל ניתן על ידי פרופ' רנן ברקנא, ראש החוג לאסטרונומיה בבית הספר לפיזיקה ואסטרונומיה של אוניברסיטת תל אביב. המאמר התפרסם בכתב העת היוקרתי Nature בפברואר 2018.
"חומר אפל הוא חומר שאיננו יכולים לצפות בו באופן ישיר, כמו שאנו צופים בעולם הפיזי הסובב אותנו, הכולל חלקיקים ואטומים, וגם כוכבים וגלקסיות," מסביר פרופ' ברקנא. "עד היום, העדות היחידה לקיומו של חומר אפל הייתה כוח הכבידה שהוא מפעיל, שמסביר מגוון תופעות ביקום. לדוגמה: כוחות כבידה גורמים לגלקסיה שלנו, שביל החלב, להסתובב כספירלה במהירות עצומה. אך מאסת החומר הנצפה והנמדד בגלקסיה אינה מספיקה כדי להסביר מהירות כה גבוהה. ההנחה היא שהמאסה החסרה היא חומר אפל. למעשה, על פי חישובי האסטרונומים, החומר האפל מהווה יותר מ-80% מכלל החומר ביקום, וחוקרים בכל העולם מנסים לגלות הוכחות ממשיות לקיומו."
אות ראשון מעידן קדום
התגלית המתפרסמת כעת החלה בקליטת אות גלי רדיו בטלסקופ הרדיו EDGES שבאוסטרליה, במסגרת מחקר שערכו חוקרים מאוניברסיטת אריזונה סטייט בארה"ב. "טלסקופים כאלה נועדו לקלוט אותות רדיו מהיקום הקדום," אומר פרופ' ברקנא. "על פי אורך הגל, אנחנו יודעים מאיזו תקופה הוא הגיע בתולדות היקום. האות המסוים הזה הינו הראשון שהגיע אלינו מעידן מסקרן, שאנו יודעים עליו מעט מאוד: העידן שבו החלו להיווצר כוכבים וגלקסיות, לפני 13 וחצי מיליארדי שנה. עם זאת, האות שנקלט התאפיין בנתונים מפתיעים, שעוצמתם גדולה משמעותית מהצפוי, והחוקרים תהו מדוע. הם הפנו את השאלה הזאת אליי."
פרופ' ברקנא העריך כי המדידה המפתיעה של אות הרדיו קשורה לטמפרטורה של אטומי המימן שריחפו בחלל באותו עידן קדום. מדובר בטמפרטורה קרה מאוד, של כ-10 מעלות מעל האפס המוחלט, כלומר מינוס 263 מעלות צלסיוס - מכיוון שהשמשות (הכוכבים) וקרינתן המחממת עדיין לא נוצרו. אותם אטומי מימן בלעו אותות רדיו שמקורם בקרינה הקוסמית, וככל שהיו קרים יותר, כך עלתה רמת הבליעה. טלסקופ גלי הרדיו, שקולט היום את האותות הקדומים, מודד למעשה את אותה בליעה.
תבנית של גלי הרדיו בשמיים שנוצרת מהשילוב של קרינה מהכוכבים הראשונים והשפעת החומר האפל. האזורים הכחולים הם אלה שבהם החומר האפל קירר במיוחד את החומר הרגיל. קרדיט: פרופ' רנן ברקנא.
העברת אנרגיה לחומר קר יותר ממימן
"עוצמת בליעת אות הרדיו שנקלט העידה כי טמפרטורת המימן באותו עידן קדום הייתה נמוכה אף יותר מהמינימום שנחשב לאפשרי עד כה," אומר פרופ' ברקנא. "הדרך היחידה להתקררות נוספת היא העברת אנרגיה – לחומר שהוא קר עוד יותר. והמועמד היחיד לקליטת האנרגיה העודפת מאטומי המימן הוא החומר האפל – שהטמפרטורה שלו ביקום הקדום הייתה קרובה עוד יותר לאפס המוחלט." כך מוכיחה התגלית שהחומר האפל אכן קיים, ויותר מכך, שהוא מורכב מחלקיקים – שהתנגשו עם אטומי המימן וקלטו מהם אנרגיה. בניגוד להשערות קודמות, חלקיקים אלה הם ככל הנראה חלקיקים קלים, שאינם כבדים בהרבה מאטומי המימן.
"המחקר בנושא קליטת ופיענוח גלי רדיו מהיקום הוא תחום פעיל ומתפתח. נכון להיום נבנים בעולם טלסקופי רדיו משוכללים יותר, במיוחד ה-SKA, שיהיה מערך טלסקופי הרדיו הגדול בעולם. אנחנו מאמינים שבאמצעותם נוכל לקלוט גלי רדיו נוספים המעידים על קיומו של החומר האפל, ואני מנבא שתהיה להם תבנית מובהקת, שניתנת לזיהוי מיידי. אין ספק שצפויות לנו עוד הרבה תצפיות ותגליות מרתקות!" מסכם פרופ' ברקנא.
מחקר
26.02.2018
שיטה פורצת דרך לאבחון מוקדם של רעלת היריון
בקרוב בדיקת דם תאפשר לחזות האם נשים הרות עתידות לחלות במחלה המסוכנת
- רפואה
- רפואה ומדעי החיים
פריצת דרך מחקרית מקרבת אותנו לאבחון מוקדם של רעלת הריון, מחלה קשה המסכנת את בריאותם, ולעיתים אף את חייהם, של האם והעובר. לא ידוע מה גורם לה, אך קיים עבורה טיפול מונע: מתן אספירין במינון נמוך. נכון להיום ניתן הטיפול המונע לנשים הרות שנחשבות למצויות בסיכון לפתח רעלת הריון, על פי הערכות רופאיהן. אך בהיעדר סמן ביולוגי מובהק וחד-משמעי לאבחון מוקדם, מתבסס החיזוי על קריטריונים כלליים, כמו הריונות קודמים, הרגשת המטופלת, לחץ דם או בדיקות אולטרסאונד משולבות בבדיקות ביוכימיה בדם בעלות רגישות אבחנה לא מספקת.
מחקר חדש בהובלת ד"ר נועם שומרון ופרופ' משה הוד מבית הספר לרפואה ע"ש סאקלר באוניברסיטת תל אביב, חשף לראשונה סמנים מולקולריים בדמן של נשים המצויות בתחילת הריונן, ועתידות ללקות בהמשך ברעלת הריון – תגלית שיכולה לאפשר אבחון מוקדם של רעלת הריון בעזרת בדיקת דם פשוטה. הסמנים הביולוגיים, שהתגלו באמצעות טכנולוגיה של ריצוף גנטי מהדור החדש ושיטות חישוביות מתקדמות, עשויים לאפשר אבחון מוקדם ברמה גבוהה של ודאות, ובעקבותיו מתן טיפול מונע, שימנע לחלוטין את הופעת המחלה.
המחקר בוצע באוניברסיטת תל אביב על ידי הדוקטורנטית לירון יפה, בשיתוף עם פרופ' משה הוד, מנהל מכון המחקר לרפואה סב לידתית בבית החולים בילינסון ונשיא האיגוד האירופאי לרפואת האם והעובר, ועם בתי חולים נוספים באנגליה, ברוסיה, באיטליה ובספרד. המאמר התפרסם בכתב העת Scientific Report מקבוצת .Nature
בדיקות בשליש הראשון
"בעבודה שלנו ביקשנו למצוא סמן מולקולרי שמופיע בדמה של האישה כבר בשליש הראשון להיריון - כשהיא עדיין אינה סובלת מתסמינים כלשהם, ומנבא הופעה של רעלת הריון בהמשך," אומר ד”ר שומרון. לשם כך עקבו החוקרים אחר אלפי נשים הרות, ונטלו מכולן דגימות דם בשבוע ה-12 להריונן. בהמשך (לאחר תום ההריונות) הם התמקדו ב-75 דגימות: 35 דגימות של נשים שלקו מאוחר יותר ברעלת הריון, וכ-40 דגימות של קבוצת בקרה – נשים שסיימו את הריונן בבריאות מלאה. מכולן הפיקו החוקרים מולקולות RNA - כ-20 מיליון מולקולות מכל דגימה.
"חוקרים רבים בכל העולם עוסקים בקריאת ה-DNA של העובר, אך מעטים מאוד מחפשים פתרונות המבוססים על ה-RNA – אותו חומר גנטי שמביא את ה-DNA לידי ביטוי," אומר ד"ר שומרון. "במעבדה שלי החלטנו להתמקד דווקא ב-RNA, במטרה לפתוח חלון חדש אל רעלת הריון, וגם אל מחלות אחרות הקשורות להריון." החוקרים חשפו את מולקולות ה-RNA לטכנולוגיית 'ריצוף גנטי מהדור החדש', ולירון יפה - ביולוגית חישובית בהכשרתה, יישמה אמצעים חישוביים מתקדמים של 'למידת מכונה', כדי לאתר את ההבדלים המדויקים בין ה-RNA של הנשים שחלו בהמשך ההיריון, לבין זה של הנשים הבריאות. בסה"כ נמצאו 25 מולקולות RNA ספציפיות (מתוך 20 מיליון, כאמור) שיכולות לשמש כסמנים קליניים: התצורה שלהן בדגימת הדם מעידה – ביעילות של 85% - אם אותה אישה תסבול מרעלת בשלב מתקדם יותר של הריונה.
"הממצאים שלנו מהווים בסיס לפיתוח בדיקת דם פשוטה לניבוי רעלת הריון," מסכם ד"ר שומרון. "אבל יש להם גם חשיבות נוספת: הם מוכיחים שניתן להשתמש במולקולות RNA כסמנים מולקולריים כבר בשלב מוקדם של ההיריון. בכך הם מצטרפים למגמה עולמית, שמבקשת להקדים את בדיקות ההיריון לשליש הראשון – בניגוד למצב כיום, כאשר מרבית הבדיקות מבוצעות בשליש השלישי. הקדמת הבדיקות תאפשר לרופאים למנוע נזקים לאם ולעובר, ובמידת הצורך להתחיל בטיפול מונע מוקדם ככל האפשר דבר שישפר בצורה משמעותית את בריאות האם והעובר. פרופ' משה הוד, שותף מרכזי במחקר שלנו, הוא ממובילי המגמה בישראל ובעולם, ואף הקים לאחרונה מרפאת שליש ראשון בבית החולים בילינסון. כיום במעבדה שלנו אנחנו מחפשים סמני RNA גם לסוכרת הריון – מחלה נפוצה פי כמה מרעלת הריון, שעלולה לגרום לתינוק נזק משמעותי לכל ימי חייו."
עתיד הרפואה המיילדותית
פרופ' משה הוד, מנהל מכון המחקר לרפואה סב לידתית בבילינסון ונשיא האיגוד האירופאי לרפואת האם והעובר, מוביל כיום את הוועדה לבריאות האם והעובר של האיגוד העולמי לגניקולוגיה ומיילדות (FIGO) ששמה לה כמטרה עיקרית לטפח את המגמה לניבוי סיבוכי היריון עתידיים כבר בשליש הראשון להיריון. לדבריו, "חשוב להבין שסיבוכי ההיריון גורמים לשיבוש בתהליכי ההתפתחות התקינה של העובר ומשפיעים על כל מחלות העתיד שלו החל מגיל הילדות, ההתבגרות ובגיל המבוגר". כלומר, יש חשיבות להעברת כובד המשקל של הבדיקות והאבחון לשליש הראשון להיריון במגמה למנוע בשלבי ההריון המתקדמים הופעה של סיבוכי היריון כמו סוכרת הריונית, רעלת היריון, צירים מוקדמים והפרעות בגדילת העובר". הוד מציין, שיש כיום התקדמות במציאת טכנולוגיות חדישות, מבוססות גנטיקה חדשנית (מיקרו RNA) כמו בעבודת מחקר זו, וכן מיקרוביום, מטאבולום (סמנים בדם האם – חלבונים ומטאבוליטים) ואחרים.
"הטכנולוגיות הללו תאפשרנה לנו בעתיד לבצע ניבוי מוקדם ביותר כבר משלבי ההיריון הראשונים ולנקוט בפעילות מניעתית כדי למנוע סיבוכים. זה עתיד הרפואה המיילדותית," מסכם פרופ' הוד.
מחקר
04.02.2018
התועלת מתרופות לגמילה מעישון צונחת שנה לאחר תחילת הטיפול
ד"ר לאה רוזן, ראש צוות המחקר: "מניעת הכניסה למעגל ההתמכרות לעישון היא התרופה הטובה ביותר. יש צורך דחוף בקידום יוזמות למניעת התחלת עישון בקרב בני נוער וצעירים."
- רפואה
- רפואה ומדעי החיים
תרופות למניעת עישון נמצאים בסל התרופות בישראל וניתנים למעוניינים להפסיק לעשן, אך האם יעילותן נשמרת לאורך זמן? מחקר חדש בדק את שיעורי הפסקת עישון בנקודות זמן שונות במהלך הטיפול והעריך את הירידה בתועלת מהתרופות לאורך זמן.
"עישון סיגריות הינו הגורם הנפוץ בעולם למוות מוקדם שניתן למנוע," אומרת ד"ר לאה רוזן מהחוג לקידום הבריאות בבית הספר לבריאות הציבור בפקולטה לרפואה ע"ש סאקלר. "מגוון תרופות לגמילה מעישון אושרו על ידי מנהל המזון והתרופות של ארה"ב (FDA), ויעילותן הוכחה במחקרים קליניים מבוקרים, שנערכו לאורך תקופת זמן מוגבלת. עם זאת, תועלתן לאורך זמן נותרה בגדר שאלה פתוחה. אנחנו ביקשנו לבחון את הסוגיה הזאת עם דגש על השאלה האם חלה ירידה בתועלת של מתן טיפול תרופתי במשך ההשתתפות בניסוי."
החוקרים נעזרו בשיטות סטטיסטיות של מטא-אנליזה (ניתוח סטטיסטי של מספר מחקרים יחד) כדי לבחון את תוצאותיהם של 61 מחקרים מבוקרים מהספרות המדעית הבינלאומית, שהקיפו קרוב ל-28,000 מעשנים שביקשו להפסיק לעשן. המחקרים בחנו את יעילותן של שלוש תרופות נפוצות שאושרו על ידי ה-FDA (תרופות מקו ראשון): זייבן (החומר הפעיל: בופרופיון) , תחליפי ניקוטין, וצ'מפיקס (החומר הפעיל: ורניקלין).
בכל המחקרים חולקו המשתתפים לקבוצות באופן אקראי: חלקם קיבלו תרופה פעילה, וחלקם לא קיבלו תרופה פעילה (קבוצת הביקורת). כמו כן, במרבית המחקרים הוצעו לכל המשתתפים – הן בקבוצת ההתערבות והן בקבוצת הביקורת - גם שיחות ייעוץ פנים מול פנים או שיחות טלפוניות.
צוות המחקר בהובלת ד"ר לאה רוזן, כלל את פרופ' לורנס פרידמן ממכון גרטנר והחוג לקידום בריאות בבית הספר לבריאות הציבור, ד"ר טל גלילי מהפקולטה למדעים מדויקים, וכן ד"ר ג'פרי קוט וד"ר מארק גודמן, בוגרי בית הספר לרפואה של אוניברסיטת תל אביב. המאמר התפרסם בכתב העת Addiction.
כעבור שנה: התועלת מגיעה ל-8% בלבד
המחקר העלה את הנתונים הבאים: כ-40% מהמשתתפים שקיבלו תרופות פעילות לא חזרו לעשן כעבור 3 חודשים. כעבור 6 חודשים שיעורם של הלא מעשנים ירד לכ-25% בלבד. שנה לאחר תחילת הטיפול התמידו בהימנעות מעישון כ-20% ממקבלי התרופות, לעומת כ-12% מהמשתתפים בקבוצת הביקורת. המשמעות היא שאם לוקחים בחשבון את ההפרש בשיעורי הפסקת העישון בין מקבלי התרופות הפעילות לקבוצת הביקורת, רק 8% מהמעשנים שקיבלו תרופות לגמילה מעישון המשיכו להפיק מהן תועלת לאחר שנה מתחילת הטיפול.
נכון להיום, הטיפולים לגמילה מעישון כלולים בסל הבריאות הישראלי. קופות החולים מספקות לחבריהן סדנאות בחינם לגמילה מעישון, ומשתתפי הסדנאות זכאים לתרופות לגמילה מעישון במחיר מופחת. התרופות צ'מפיקס וזייבן נחשבות לתרופות קו ראשון להפסקת עישון, ותחליפי ניקוטין נחשבים לתרופות קו שני. בדצמבר 2017 הוכנס לסל התרופות גם ייעוץ טלפוני להפסקת עישון, ומעשנים הנעזרים בקו הטלפוני זכאים אף הם להנחה ברכישת התרופות.
"על פי הממצאים שלנו, 8 מכל 100 מעשנים אכן הפיקו תועלת מהתרופות לגמילה מעישון, ועובדה זו מצדיקה את המשך המאמצים בטיפול תרופתי," מסכמת ד"ר רוזן. "עם זאת, ברור שלא די בכך. צריך לעשות הרבה יותר כדי להפחית את העישון בקרב האוכלוסייה, ולצמצם את הנזק העצום שהוא גורם. אנו סבורים כי חובה למצוא שיטות מועילות יותר לסייע למעשנים להפסיק לעשן לתמיד, ומוקירים את מאמצי ה-FDA לפתח ניקוטין רפואי יעיל יותר עבור מעשנים המבקשים להפסיק לעשן. בנוסף, על קובעי המדיניות להיעזר בכל האמצעים על מנת למנוע את התחלת העישון בגיל צעיר. מניעת הכניסה למעגל ההתמכרות היא התרופה הטובה ביותר."
מחקר
28.01.2018
המאובן האנושי העתיק ביותר מחוץ לאפריקה התגלה בישראל
צוות ארכיאולוגים גילה ממצא שמערער את התיאוריה המקובלת על התפתחות האדם המודרני
- מוזיאון הטבע
- רפואה ומדעי החיים
מדי כמה שנים מתגלה תגלית שמערערת את כל מה שהיה ידוע לפניה. מאובן אנושי שנמצא בחפירה ארכיאולוגית במערת מיסליה שבכרמל, הוא כנראה אחת מן התגליות האנתרופולוגיות החשובות ביותר של השנים האחרונות, ומאיר באור חדש את התאוריה המקובלת אודות התפתחות האדם המודרני ויציאתו מיבשת אפריקה.
באמצעות שיטות מחקר מתקדמות הראו החוקרים שלמאובן - עצם לסת עליונה של אדם מבוגר, הכוללת מספר שיניים - מאפיינים מורפולוגיים של בני אדם מודרניים (או הומו סאפיינס). שיטות תיארוך רדיומטריות שונות הראו שגיל המאובן הוא בין 177,000 ל-194,000 שנה. תיארוך זה מקדים באופן משמעותי את מועד הנדידה של בני מיננו מאפריקה, שעד כה היה מוערך לכ-100,000 שנים לפני זמננו. התיארוך הופך את המאובן מהכרמל למאובן ההומו סאפיינס העתיק ביותר שנמצא מחוץ ליבשת אפריקה.
ממצאי התגלית ההיסטורית של צוות חוקרים בינלאומי, בראשותם של פרופ' ישראל הרשקוביץ מהמחלקה לאנטומיה ואנתרופולוגיה בפקולטה לרפואה ע"ש סאקלר באוניברסיטת תל אביב ופרופ' מינה וינשטיין-עברון מהמכון לארכיאולוגיה ע"ש זינמן באוניברסיטת חיפה, התפרסמו בכתב העת היוקרתי Science.
"הממצא החדש ממערת מיסליה מאיר באור חדש את שאלת האדם המודרני: מתי הופיע ומתי יצא מאפריקה. הממצא מערער את התיאוריה הקלאסית של היציאה מאפריקה, הוא משנה את לוח הזמנים ואת ההגדרה של מהו אדם מודרני," אומר פרופ' הרשקוביץ, המשמש גם כראש מרכז דן דוד לחקר תולדות האדם במוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט באוניברסיטת תל אביב.
ארץ ישראל - כור ההיתוך של האדם הפרה-היסטורי
פרופ' הרשקוביץ מסביר, שזמן הופעת האדם הנבון, תיארוך יציאתו מאפריקה ומסלולי ההגירה שלו מאפריקה לאירופה ואסיה עומדים בבסיס הבנת האבולוציה של המין האנושי. ארץ ישראל היא פרוזדור מרכזי להגירה אנושית בתקופת הפלייסטוקן (שני מיליון השנים האחרונות לערך), שלאורכה התקיימו קבוצות בני-אדם שונות, לעיתים בו-זמנית. התגלית החדשה פורצת דרך להבנת האופן שבה התגבשה האוכלוסייה האנושית, מאוסף של קבוצות מקומיות לאוכלוסייה הומוגנית אחת.
"עבור בני האדם שיצאו מאפריקה, העולם לא היה ריק", מסביר פרופ' הרשקוביץ. "בנוסף להומו סאפיינס, חיו בו קבוצות שונות של משפחת האדם כמו: ניאנדרטלים ודינסובים, ואין ספק שהתקיימו קשרי גומלין ביניהם לבין האדם הנבון (ההומו ספאיינס). הממצא שלנו מצביע על כך שחלק חשוב מההתפתחות המורפולוגית של האדם המודרני התרחש כנראה מחוץ לגבולות אפריקה, אולי בארץ ישראל, בין היתר כתוצאה מהכלאות עם אותם מינים אחרים של אדם".
לפי התיאוריה המקובלת, בני אדם מודרניים מבחינה אנטומית התפתחו באפריקה לפני 200,000 שנה והיגרו ממנה לפני 100,000 שנה. אלא שהמאובן ממיסליה דומה מאוד לאדם המודרני, יותר מאשר למאובנים המתוארכים לאותה תקופה שנמצאו באפריקה, והוא קדום בהרבה מבני האדם המודרניים שנתגלו במערות של קפזה (ליד נצרת) וסחול (בכרמל), ונחשבו עד עתה לקדומים ביותר מחוץ לגבולות אפריקה.
פריצת הדרך במיסליה עולה בקנה אחד עם מספר ממצאים ארכיאולוגיים ואנתרופולוגיים חדשים, שגם הם מצביעים על מוצא קדום יותר של האדם המודרני, ועל נדידה של בני אדם מודרניים מאפריקה לפני התאריך המקובל של 100,000 שנה לפני זמננו. לממצאים הללו מתווספים מחקרים גנטיים שפורסמו בשנים האחרונות המחזקים את ההשערה לפיה בני האדם המודרניים התפתחו באפריקה מוקדם משסברו, לפני 300-500 אלף שנה.
על פי פרופ' מינה וינשטיין-עברון, מהמכון לארכיאלוגיה ע"ש זינמן בחיפה, הממצאים הארכיאולוגיים מלמדים שתושבי מערת מיסליה היו קבוצה מיומנת של ציידים-לקטים, שצדו יונקים גדולים, שלטו באש, השתמשו במגוון צמחים וייצרו כלי-אבן אופייניים לראשית התקופה הפליאוליתית התיכונה באזורנו, בדומה לבני האדם המודרניים באפריקה. "תעשיית הכלים של בני האדם המודרניים במיסליה הייתה שונה מאוד מזו של קודמיהם בלבנט ומעידה על תחכום רב ועל חדשנות", אומרת פרופ' וינשטיין-עברון. "הימצאות ערכת-כלים כזו במערת מיסליה לצד מאובן אנושי בן כמעט 200,000 שנה, מרמזת על כך שהשינוי התרבותי במעבר בין התקופות השונות באזורנו היה מלווה הפעם בחילופי אוכלוסיות הומינינים שונות".
מחקר
14.01.2018
כיצד מבחינות הנמלים בין ידיד לאויב ומהו הריח של מלכת הדבורים?
אנו רגילים לחשוב על חוש ריח מפותח אצל יונקים. אבל גם אצל חרקים חברתיים מדובר במנגנון מפותח במיוחד המשמש לזיהוי ולתקשורת
- מדעי החיים
- רפואה ומדעי החיים
כידוע, אחראי חוש הריח שלנו ללא מעט החלטות שאנו מקבלים, החל מבחירת מאכלים ועד בחירת בני זוג. חוש הריח של בני האדם, אינו מפותח כמו זה של היונקים. אך מה לגבי חוש הריח של חרקים? אצל חרקים חברתיים המתגוררים במושבות, כדוגמת הנמלים או הדבורים החברתיות, משחק חוש הריח תפקיד מרכזי.
"כל נמלה נושאת על גופה ריח המשמש תווית זיהוי. כאשר שתי נמלים נפגשות הן מריחות זו את זו, ואם הריח מוכר ומתאים לתבנית של ריח שכל נמלה נושאת עמה (תרגום עצבי של הריח במוח), הנמלה מקבלת ״אישור כניסה״ ואם אין התאמה היא נתקלת בעוינות ובתוקפנות." מסביר פרופ' אברהם חפץ מבית הספר לזואולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס.וייז, שחוקר את האבולוציה של חברתיות בעולם החי, במיוחד בדבורים ובנמלים.
"טרופלאקסיס trophallaxisזהו מנגנון של העברת מזון ואינפורמציה בין פרטים של המושבה בחרקים חברתיים, הנפוץ במיוחד בנמלים ובדבורים חברתיות, כגון דבורת הדבש. בחרקים חברתיים ישנה חלוקת עבודה בין חברי המושבה, כך שחלק מהפרטים יוצאים לשחור מזון ואילו פרטים אחרים מטפלים בניקיון, בשימור הקן ובעיקר בגידול הזחלים, הצאצאים של המלכה, אותם הם חייבים להזין על ידי האכלה מפה לפה, כיוון שהזחלים אינם יכולים להיזון לבד. יתר על כן, לנמלים אין יכולת לאגור מזון נוזלי בקן (פרט ליוצאי דופן בהם יש קבוצת נמלים שתפקידה היחיד בקן להיות ״כדי דבש״)."
על קצה הלשון
"הפרטים שנשארו בקן חייבים גם הם להיות מוזנים בהאכלה מפה לפה, דהיינו בטרופלאקסיס. זהו כנראה התפקיד המקורי של התנהגות זו, אבל כפי שקורה לא פעם במהלך האבולוציה ישנו אימוץ של פונקציה קיימת לתפקיד חדש. בנמלים הפונקציה הזאת היא הפצה של ריח הקן הייחודי בין כל חברי המושבה. אצל הנמלים והחרקים החברתיים מתקיימת האמרה ״ביתי הוא מבצרי״ והם אינם מאפשרות לפרטים שאינם שייכים למושבה להיכנס לקן."
"לכל מושבה אם כן יש את הריח האופייני לה והשונה מכל שאר המושבות בסביבה. כיצד מתקבל הריח המושבתי המשותף לכל חברי המושבה, למרות העובדה שכל נמלה נושאת את הריח הייחודי שלה, שלאו דווקא זהה לזה של בנות קינה? יצירת הריח המושבתי נעשית באמצעות הטרופלאקסיס. מסתבר שהריח המושבתי המיוצר בתאיה של כל נמלה ונמלה נאגר בבלוטה מיוחדת הנמצאת בראש הנמלה והנפתחת אל הפה. הנמלים באמצעות הלשון שלהן מורחות את הריח על גופן, וגם על גופן של בנות הקן שלהן. בנוסף, הן מעבירות אחת לשנייה את נוזל הריח, מבלוטה לבלוטה, באמצעות הטרופלאקסיס. יוצא אפוא, שבבלוטה של כל נמלה מתקבלת תערובת של ריח של כל חברי המושבה, והיא שמהווה את הריח המושבתי. הטרופלאקסיס אם כן אינו רק אמצעי להעברת מזון בין פרטים במושבה אלא גם דרך להעביר את תעודת הזהות של המושבה ובכך להגן עליה מפני פולשים בלתי רצויים."
בושם מלכותי
אצל דבורת הדבש, תפקידה היחידי של מלכת הדבורים הוא להטיל ביצים, והיא מטילה כ-2000 ביצים ביום. 50,000 דבורים בכוורת מייצרות דבש, ויש להן חלוקת עבודה מאוד ברורה. המלכה מטילה פועלות עקרות וגם זכרים שיוצאים מן המשחק. כשהמלכה מטילה ביצה של נקבה, כיצד ניתן לדעת האם תתפתח לפועלת או למלכה? לדברי פרופ' חפץ, "גורלה טמון בעצם בתא המיוחד שבו מתגוררת המלכה. בתא זה, שגודלו גדול מן היתר, מאכילים את המלכה במזון מיוחד - מזון מלכות. מזון זה משנה את הביטוי הגנטי של הדבורים. מדובר בשינויים אפיגנטיים - כאלה שמתחוללים מחוץ לרצץ הדי.אן.איי, וזה מה שמבדיל את המלכה מיתר הפועלות."
המלכה מאופיינת בריח מלכותי המורכב, כמו בושם, מתערובת של מספר חומרים. הסוד כאן הוא בתערובת, ממש בדומה לתעשיית הבשמים. "הדבורים משוגעות על החומר הזה. גבירות החצר סובבות סביב המלכה, ומה שמושך אותן אליה זו אותה תערובת של חומרים. אז כיצד יודעות הדבורים המרוחקות שיש מלכה? למלכה יש שרתות שמלקקות אותה כל הזמן. החומר הזה עובר אל הפועלות והן מעבירות אותו הלאה, כמו שליחות, וכך הוא מתפזר בכל הכוורת. הדבורות שליקקו את המלכה, הפכו להיות "מלכות לרגע", והן כל הזמן מתחלפות ביניהן. יש חוסר אגואיזם כמעט מוחלט במושבה." מסביר פרופ' חפץ.
רוצים לשמוע עוד על מלכת הדבורים ועל התנהלות הכוורת? צפו בהרצאה המרתקת של פרופ' אברהם חפץ.
מחקר
07.01.2018
פריצת דרך במאבק בסרטן הלבלב
מדוע אחוז כה קטן מחולי סרטן הלבלב שורדים את המחלה הקשה? החוקרים שהצליחו לפענח את התעלומה מגייסים את הננו-רפואה כדי להאריך את חיי החולים
- רפואה
- רפואה ומדעי החיים
רוב המחקרים מתחילים משאלות, מתעלומות ומהדחף החזק לגלות נדבך ועוד נדבך מהלא נודע. החוקר מבחינה זו הוא גם בלש, ופתרון התעלומות משמש כבסיס לפיתוחים ולהמצאות. אחת מן התעלומות הרפואיות שהעסיקו חוקרים בשנים האחרונות קשורה לסרטן הלבלב, מחלה אלימה ביותר. על אף כל הטיפולים שמציעה הרפואה המודרנית, חולי סרטן לבלב רבים נפטרים בתוך חודשים ספורים מרגע האבחון, ו-75% הולכים לעולמם בתוך שנה. עם זאת, 7 אחוזים מהמאובחנים שורדים חמש שנים ואף יותר. אך עד כה לא היה ידוע מה מייחד את החולים השורדים בהשוואה לכל היתר.
מחקר חדש בהובלתה של פרופ' רונית סצ'י-פאינרו, ראש המחלקה לפיזיולוגיה ולפרמקולוגיה וראש המעבדה לחקר סרטן וננו-רפואה בפקולטה לרפואה ע"ש סאקלר באוניברסיטת תל אביב, חשף לראשונה הבדלים גנטיים מובהקים בין תאי סרטן הלבלב של שני סוגי החולים - אלו ששורדים פחות ואלו שיותר. יותר מכך: תרופות המבוססות על התגלית האריכו משמעותית את חייהם של עכברים במודל לסרטן הלבלב.
במחקר השתתפו הדוקטורנטית לביולוגיה הדס גבורי והכימאי ד"ר שי אליהו, מקבוצת המחקר הרב-תחומית של פרופ' סצ'י-פאינרו באוניברסיטת תל אביב, בשיתוף פעולה עם פרופ' איתן רופין מאוניברסיטת מרילנד, פרופ' גליה בלום מהאוניברסיטה העברית, ופרופ' איריס ברשק וד"ר טליה גולן מהמרכז הרפואי שיבא. המאמר התפרסם בכתב העת Nature Communications.
מציאת המאפיינים המשותפים לרוב החולים
"בשלב הראשון לקחנו דגימות תאים מגידולי סרטן הלבלב, ובדקנו רמת ביטוי של גנים ושל מיקרו רנ"א," מתארת פרופ' סצ'י-פאינרו. "במרבית המקרים התאימו הממצאים לתמונה קלינית של סרטן אלים: חסר במולקולות רנ"א מסוג microRNA-34a, הידוע כמעכב גנים שמעודדים סרטן, ומנגד - רמה גבוהה של האונקוגן Plk1, המאיץ את פעילותם של גידולים סרטניים."
מציאת היחס ההפוך בחולים ששרדו יותר
"על מנת לבחון את הקשר בין הממצאים לבין זמן ההישרדות של החולים פנינו לפרופ' איתן רופין, מומחה לביואינפורמטיקה. פרופ' רופין נעזר במאגר הנתונים הענק TCGA - 'אטלס הגנום הסרטני', ויישם עליו אלגוריתמים ייעודיים שפיתח לצורך המשימה. חישוביו העלו כי אצל חולים ששרדו זמן רב קיים יחס הפוך: רמה גבוהה של מעכב הסרטן microRNA-34a, ורמה נמוכה של האונקוגן Plk1.
כעת, כדי לאשש את ממצאיהם, בדקו החוקרים רקמות שלמות (בניגוד לדגימות של תאים בודדים) מגידולי סרטן הלבלב של חולים שטופלו במרכז הרפואי שיבא בתל השומר, שכבר ידוע כמה זמן הם שרדו עם המחלה. ברקמות אלו נבחנו הרמות של microRNA-34a מצד אחד, ושל האונקוגן Plk1 מצד שני. ואכן, גם הפעם נמצא יחס הפוך בין הרמות של שניהם אצל החולים 'הרגילים' מול 'השורדים'.
טיפול תרופתי באמצעות ננו-חלקיקים
עכשיו נותרה לפני החוקרים השאלה הקריטית ביותר: האם הגילוי החדש יכול לסייע בעיכוב הסרטן ובהארכת חיי החולים? כדי לבחון זאת, הם ייצרו נשאי תרופות זעירים - ננו-חלקיקים עשויים מפולימרים, שמתפרקים ומשחררים את החומר האצור בתוכם בהשפעת אנזים ספציפי שנמצא באתר הסרטן. בתוך הנשאים הם ארזו microRNA-34a (המצוי בחסר אצל החולים שנפטרים מוקדם), ולצדו siRNA (small interfering RNA) שמשתיק את האונקוגן Plk1.
תוצאות מבטיחות בעכברי מודל
התוצר הוזרק לעכברים במודל לסרטן הלבלב, והתוצאות היו מבטיחות: כששני החומרים השתחררו יחד באתר הגידול, הם פעלו באופן סינרגיסטי, עיכבו את התקדמות הסרטן, והאריכו משמעותית את חיי העכברים. למעשה, כעבור 45 יום, הטיפול המשולב עיכב את גדילת הגידול הסרטני ב- 96%.
"אנחנו מאמינים שהתגלית שלנו עשויה לשמש בסיס לפיתוח עתידי של קוקטייל תרופות יעיל, שיאריך את חייהם של חולים בסרטן לבלב אלים," מסכמת פרופ' סצ'י-פאינרו, "יותר מכך: העקרונות שחשפנו במחקר עשויים להוות תשתית למחקרים שיניבו תרופות גם לסוגי סרטן אלימים נוספים."
מחקר
19.12.2017
חזרה לאחור: האם ניתן לגרום למצבור מסוכן של חלבונים לחזור לקדמותו?
גושי חלבונים המאפיינים מחלות ניווניות של המוח כמו אלצהיימר נחשבו עד עתה לבלתי הפיכים. במחקר חדש זיהו החוקרים חלבון אשר עובר תהליך הפיך של הצטברות
- רפואה
- רפואה ומדעי החיים
"קל להפוך ביצה לחביתה, אבל אי אפשר להפוך חביתה לביצה", אומר הפתגם הישן. כאשר מבשלים ביצה, החלבונים משנים את צורתם בצורה בלתי הפיכה. אבל חוקרים מאוניברסיטת תל אביב זיהו מנגנון ביולוגי שאולי יעמיד את הפתגם המוכר בספק ויאפשר לטפל בשורה של מחלות הנוצרות כתוצאה מהצטברות (אגרגציה) חלבונים בתאים. המחקר פורץ הדרך נערך במעבדה של פרופ' מרטין קופייק מהמחלקה לביולוגיה מולקולרית ולביוטכנולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס.וייז באוניברסיטת תל אביב. תוצאות המחקר התפרסמו בסוף השבוע שעבר בכתב העת Molecular Cell.
"עם הגיל נוצרים גושי חלבונים, או אגרגטים, בתאים", מסביר ד"ר קובי סימפסון-לביא שערך את המחקר במעבדתו של פרופ' קופייק. "הגושים האלה נוצרים מסיבות רבות, וזה נחשב למצב בלתי הפיך. התופעה אופיינית למספר מחלות קשות, ובמיוחד למחלות המתאפיינות באובדן תפקוד מוחי".
ככלל, רוב התהליכים בתוך התאים שלנו מבוצעים על ידי חלבונים. בדרך כלל, אלו הן מולקולות מסיסות המסוגלות לעבור ממקום למקום בתא. גושי חלבונים משבשים את היכולת הזאת ואחראים למספר מחלות, כגון סוכרת, אלצהיימר, פרקינסון וספגת המוח ("הפרה המשוגעת"). התאים מנסים לפרק את הגושים, או לערום אותם במקומות מסוימים בתא כדי למזער את ההפרעה.
תגובה לרמות משתנות של סוכר
במחקר החדש, ד"ר סימפסון-לביא בחן את התגובה של תאי שמרים לנוכחות סוכרים, ומצא שהוספת הסוכר גלוקוז למצע הגידול גורם להיערמות של חלבון בשם Std1. "תהינו האם לגושים של Std1 יש תפקיד פיזיולוגי", אומר פרופ' קופייק. "לכן עקבנו אחר התאים וראינו כי כאשר רמות הסוכר בתא ירדו, הגושים נעלמו והחלבון Std1 חזר למיקומו הטבעי בגרעין, שם נמצא הגנום של התא. מכיוון של- Std1תפקיד מרכזי בתגובה לנוכחות סוכרים שונים במצע הגידול, אנחנו משערים שההצטברות ההפיכה שלו היא מנגנון בקרה, המאפשר לתאים להגיב במהירות לרמות משתנות של סוכר בסביבת הגידול.
יצירת הגושים בחלבון Std1 תלויה באותן המערכות התאיות המובילות למחלות ניווניות של המוח. בכך, החוקרים חשפו מנגנון ביולוגי חדש לוויסות פעילות של גנים בעקבות שינויים בתנאים הסביבתיים, בדרך של הצטברות הפיכה. מחקר זה מעלה את האפשרות שלא כל הצטברות של חלבון גורמת למחלה, ושאפשר אולי להפוך הצטברות לא הפיכה להפיכה.
"תוצאות אלה מעודדות אותנו להמשיך ולחקור את המנגנון, במטרה להבין טוב יותר את המסלולים לפירוק גושי חלבונים", אומר פרופ' קופייק, "מחקר שעשוי לאפשר פיתוח טיפולים עתידיים למחלות נוירודגנרטיביות ואחרות".
