חוקרים הצליחו לשרטט את רשת הקשרים בין החלבונים השונים וגילו את את האבולוציה החשאית שלהם

מחקר
חוקרים הצליחו לשרטט את רשת הקשרים בין החלבונים השונים וגילו את את האבולוציה החשאית שלהם
חלבונים הם מרכיב חשוב מאוד באורגניזמים. הם נמצאים כמעט בכל מקום בעולם. למרות זאת, איננו יודעים דברים רבים עליהם. למשל, עד כמה החלבונים קשורים זה לזה? האם מוצאם מ’"אם קדומה" אחת? אילו גורמים פיזיקו-כימיים משפיעים על האבולוציה של חלבון וכיצד? יצירת תמונה כוללת של היקום החלבוני יכולה לספק תשובות לשאלות אלה ולשאלות דומות. עם זאת, קשה ליצור תמונה כוללת שכזו משום שהיא מורכבת מריבוי של פרטים קטנים.
השוואות בין זוגות של חלבונים
חלבונים בנויים משילובים שונים של מתחמים מבניים (Structural Domains), שמכילים די מידע כדי לבחון את היחסים האבולוציונים ואת הדמיון ביניהם. המדען פרופ' ניר בן-טל מהמחלקה לביוכימיה וביולוגיה מולקולרית באוניברסיטת תל-אביב, בשיתוף עם ד"ר רחל קולודני וסרגיי נפומניאצ'י מאוניברסיטת חיפה, חקרו יחסי דמיון בתוך סט של 9710 מתחמי חלבונים. לשם כך הם נעזרו בתורת הרשתות, שבמסגרתה ניתן להציג באופן ויזואלי תהליכים ומבנים. הם השוו את המתחמים זה לזה וחיפשו "מוטיבים" משותפים - כלומר מקטעים ארוכים משותפים של חומצות אמינו. למוטיבים רצף חומצות אמינו דומה, כמו גם מבנה דומה, ולכן הם מעידים על קשרים אבולוציונים בין המתחמים.
בעזרת שימוש בספים ברמת דמיון סבירה, התוצאה הוויזואלית היא רשת קשרים מסועפת המחברת נקודות רבות בקווים, כאשר כל נקודה מייצגת מתחם מבני. הרשת כוללת גוש גדול מרכזי וצפוף של קשרים קרובים בין המתחמים ו"איים מבודדים". כך היא מראה את מורכבות מרחב החלבונים הכולל אזורים קשירים ובדידים.
הקשרים הרבים בגוש הגדול מעידים על האפשרויות השונות לשינויים אבולוציוניים. בזכותם ניתן להבין שיש חלבונים שהתקיימו פרק זמן ארוך מספיק כדי לקיים תהליך אבולוציוני שממנו התפתחו בהמשך חלבונים אחרים. בהקשר זה חשוב לציין שבעוד המתחמים נחשבים ליחידות מבנה עצמאיות, קרוב לוודאי שהמוטיבים אינם יציבים בזכות עצמם אלא רק כחלק ממתחמים.
מבט מלמעלה על מרחב החלבונים
המחקר הנו הראשון שמשלב דמיון במבנה וברצף בין חלבונים, בהקשר של רשתות, כדי לאפשר מבט על מרחב החלבונים "ממעוף הציפור". הרשת מציעה דרך טבעית לארגן את מרחב החלבונים ולחפש בתוכו. היא עתידה להוביל לתאוריות על האבולוציה של חלבונים, להציע מסלולים אבולוציונים בין מתחמים, לאפשר תכנון מושכל של חלבונים ולהתאימם לצרכים השונים. כמו כן, הרשת תסייע לשימוש בהנדסת חלבונים, שבה נעשה שימוש בתחומים רבים כגון סינתזה של תרופות, אנזימים שמרככים בשר לאכילה, ומוצרי צריכה כמו אבקת כביסה.
בתמונה: רשתות דמיון בין מתחמים מבניים. קשתות מחברות צמתים המייצגים מתחמים דומים כגון השניים שבמרכז, המכילים מוטיב משותף המסומן בתכלת (תודות לורדה וקסלר מיחידת המולטימדיה של הפקולטה למדעי החיים).
מחקר
מחקר חדש של פרופ' אבי שדה מבית הספר למדעי הפסיכולוגיה קובע: שינה שמופרעת במהלך הלילה שוב ושוב עלולה לפגוע במצב הרוח ובתפקוד
התינוק שלכם מתעורר בלילה? לא לחינם זהו אחד הנושאים המרכזיים בשיחות עם הורים טריים. כל מי שהיה פעם הורה לתינוק קטן מכיר את השגרה הלילית הקשה: הבכי שקורא לך לקום, הגישוש אל העריסה, האכלה/הנקה בעוד העיניים נעצמות מעצמן. ורק כשהתינוק נרדם בזרועותיך, יש לך 'אישור' להניח אותו ולצנוח בחזרה אל זרועות השינה המתוקה. כלומר, עד שהוא שוב יתעורר. זהו דפוס השינה של מרבית ההורים הטריים והוא מותיר אותם תשושים לחלוטין בבוקר שלמחרת.
כעת, במחקר ראשון מסוגו מסבירים פרופ' אבי שדה וקבוצתו מבית הספר למדעי הפסיכולוגיה באוניברסיטת תל-אביב, מדוע שינה שמופרעת שוב ושוב יכולה לפגוע בתפקוד ממש כמו היעדר שינה מוחלט.
במחקר, שפורסם בגיליון יולי של כתב העת Sleep Medicine, מצאו החוקרים מיכל קהן, שמרית פרידנסון, רעות לרר, יאיר בר-חיים ואבי שדה, קשר סיבתי בין דפוס שינה לא רציף לבין ירידה ביכולות הקוגניטיביות ומצב רוח שלילי. ובמספרים: שינה המופרעת 4 פעמים במהלך הלילה פוגעת בקשב ובמצב הרוח לא פחות משינה שהוגבלה ל-4 שעות בלבד.
מותשים ומיואשים
פרופ' אבי שדה הוא המומחה המוביל בישראל לדפוסי שינה אצל תינוקות וילדים. הוא מנהל מעבדת השינה באוניברסיטת תל-אביב. במסגרת עבודתו הוא מייעץ להורים מותשים ומיואשים כיצד להתמודד עם תינוקות שמתעקשים להתעורר בלילה שוב ושוב. "במהלך עבודתי עם ההורים גיליתי שהשפעת ההפרעות החוזרות בשינה מעולם לא הוערכה באופן שיטתי," הוא אומר. "חקר השינה ב-50 השנים האחרונות התמקד במצבים של מניעת שינה וחוסר שינה, וכמעט התעלם מהשפעתה של התעוררות חוזרת במהלך הלילה. המחקר שלנו הוא הראשון שמראה קשר סיבתי ברור בין הפרעות חוזרות בשינה לבין ירידה בקשב ומצב רוח שלילי אצל אנשים שתפקודם הכללי תקין בדרך כלל."
במחקר השתתפו סטודנטים מתנדבים מבית הספר למדעי הפסיכולוגיה של אוניברסיטת תל-אביב. דפוסי השינה שלהם נוטרו בביתם לאורך כמה לילות באמצעות מכשיר הדומה לשעון יד, שיודע להבחין מתי האדם העונד אותו ישן ומתי הוא ער. באחד הלילות הם ישנו 8 שעות מלאות ואילו בלילה אחר הם חולקו לשתי קבוצות: חלקם ישנו 4 שעות רצופות וחלקם קיבלו ארבע שיחות טלפון בשעות שונות במהלך הלילה, ונדרשו לבצע משימה קצרה במחשב לפני שחזרו לישון. מיד עם קומם בבוקר – אחרי כל אחד מהלילות - הם התבקשו לבצע משימות במחשב לצורך הערכת הערנות והקשב, וגם למלא שאלון בנוגע למצב רוחם. תוצאות הניסוי הצביעו על קשר ישיר בין ירידה בקשב ומצב רוח שלילי לבין ההפרעות החוזרות בשינה – וזאת אחרי לילה אחד בלבד של שינה משובשת. כמו כן נמצא כי הפגיעה בתפקודם של הנבדקים ששנתם הופרעה הייתה שקולה בעוצמתה לפגיעה בנבדקים ששנתם הוגבלה ל-4 שעות בלילה – וזאת אף על פי שהנבדקים מהקבוצה הראשונה ישנו יותר שעות במצטבר.
משלמים מחיר גבוה
"המחקר שלנו חושף את השפעתו השלילית של לילה אחד של שינה משובשת," אומר פרופ' שדה. "אך אנו יודעים שההשפעה הזאת מצטברת. גם אם מדובר בהפסקות קצרות בשינה, של 10-5 דקות בלבד, רצף השינה משתבש והתפקוד נפגע. לכן הורים טריים שמתעוררים 10-3 פעמים בלילה לאורך תקופה של חודשים רבים משלמים מחיר תפקודי גבוה ביותר. לעתים קרובות, בנוסף להשפעה הגופנית, הקוגניטיבית והרגשית, הם גם מפתחים כעס ורגשות שליליים כלפי התינוקות, דבר המוביל לרגשות אשם – וחוזר חלילה."
פרופ' שדה מוסיף כי הורים לתינוקות אינם היחידים שחווים הפרעות חוזרות בשינה במהלך הלילה. "יש אנשים רבים שנדרשים להתעורר שוב ושוב במסגרת תפקידם ומקצועם, כמו למשל רופאים בתורנות לילה. אני מקווה שהמחקר שלנו יביא את הנושא לתשומת לבם של מדענים ורופאים, והם יבינו כעת מה גבוה המחיר שגובה ההתעוררות החוזרת."
כיום מתמקד פרופ' שדה במחקר על התערבויות בהפרעות שינה אצל תינוקות, בתקווה שאם התינוקות יישנו לילות שלמים ורצופים, גם הוריהם יהיו רגועים וחיוניים יותר.
מעבדה השינה באוניברסיטת תל-אביב מציעה טיפול חינם להורים מאזור המרכז המוכנים להשתתף במחקר בנושא.
מחקר
במשך שנה גידלו חוקרים מהגן הזואולגי באוניברסיטת תל-אביב טריטונים, מין דו-חי המצוי בסכנת הכחדה חמורה בישראל. לאחר שניצלו במבצע מיוחד לפני כשנה, צאצאיהם שוחררו אתמול לחופשי
יוצאים לחופש הגדול
פרויקט גרעין רביה והשבה לטבע של דו חיים בגן הזואולוגי של אוניברסיטת תל-אביב הגיע לשיאו המרגש, בשיתוף רשות הטבע והגנים, כאשר כ-400 טריטונים בוגרים שוחררו באזור נחל בית לחם, לאחר שניצלו לפני כשנה בפרויקט הצלה מיוחד.
באביב 2013 הצילו חוקרי אוניברסיטת תל-אביב מהגן הזואולוגי טריטונים (טריטון פסים, Triturus vittatus) וחפריות (חפרית עין החתול, Pelobates syriacus), שני מינים המצויים בארץ בסכנת הכחדה חמורה. הטריטונים היו בשטח בו מצויה שלולית החורף המכונה "שלולית צומת הצ'קפוסט" מצפון לחיפה, שבה נבנה בימים אלו מתחם קניות 'ביג'.
שלולית זו היוותה בית גידול לח ייחודי, והאתר היחיד והאחרון המוכר מעמק זבולון בו מצויים הטריטונים. מחקר גנטי של אוכלוסיית החפריות במקום העלה כי מדובר בהאפלוטיפ ייחודי, המצוי באתר זה ובאתר נוסף אחד בלבד. כמו כן, זהו האתר בו תואר המין לראשונה, והמהווה את ה-type locality של המין.
הגן הזואולוגי באוניברסיטת תל-אביב נרתם להקמת גרעין רבייה של טריטונים וחפריות בהובלת פרופ' נגה קרונפלד-שור והסטודנטית יעל בלון ובשיתוף עם חטיבת המדע של רשות הטבע והגנים הלאומיים וד"ר שריג גפני ממכללת רופין. לצורך הקמת הגרעין נאספו משלולית צומת הצ'קפוסט כ-400 ראשני חפריות וכ-100 ראשני טריטונים.
הגלגול - גרסת הטריטונים
באשר לטריטונים, פרופ' נגה קרונפלד מספרת, כי לקראת סוף חודש ינואר החלו בכמחצית הפרטים לשנות את צבעם, צורתם והתנהגותם, הופיעו נקודות והתפתחות רכס בגב אצל הזכרים ושהייה ממושכת של פרטים רבים בכלי המים - שינויים המעידים על פעילות רבייתית. לכן, בתחילת פברואר הועברו 35 פרטים, שנראו עם פוטנציאל רבייה (זכרים ונקבות) לאקווריומים עם בית גידול מתאים לרביה - גישה למים, צמחיית מים ויציאה ליבשה. לאחר קצת יותר משבוע החלו להופיע ביצים בתוך הצמחייה בשני האקווריומים, ובמרץ הופיע ראשן טריטון ראשון שוחה במים. אליו הצטרפו כ-400 טריטונים נוספים, צאצאי הגרעין. טריטונים אלו עברו גלגול, והיו מוכנים לשחרור.
בעתיד גם החפריות ישובו לטבע
פרופ' קרונפלד מציינת עוד, כי למרות שנסיון העבר מלמד שגידול ממושך והרבייה של דו-חיים אלה בשבי קשה ביותר, הרי שלמרבה השמחה, במהלך השנה שחלפה הייתה תמותה נמוכה מאד של פרטים משני המינים, וכל הפרטים עברו גלגול. כיום יש בגרעין כ-400 חפריות שעברו גלגול, אך עדין לא הגיעו לבגרות מינית. פרטים אלו צפויים להגיע לבגרות בתוך שנה עד שנתיים, אז ניתן יהיה לשחרר גם חפריות.
מחקר
בעתיד הגלאי יוכל לשמש כוחות מבצעיים, ואף להחליף את מערכות האבטחה הקיימות בשדות תעופה, בכניסה לקניונים, בתחנות רכבת ועוד
צוות חוקרים מאוניברסיטת תל-אביב ומחברת Tracense, בראשותו של פרופ' פרננדו פטולסקי מבית הספר לכימיה ע"ש סאקלר באוניברסיטת תל-אביב, פיתח גלאי כימי המסוגל לזהות מולקולות של חומרי נפץ. הפיתוח החדש, שכבר מעורר עניין רב בגורמי ביטחון בארץ ובעולם, מתפרסם בכתב העת היוקרתי Nature Communication.
פרופ' פטולסקי מסביר כי הגלאים הקיימים לזיהוי חומרי נפץ הם יקרים, מגושמים ותהליך הפענוח של ממצאיהם אורך זמן רב ומצריך מומחים אנושיים ומעבדות חיצוניות. "קיים צורך במתקן קטן וזול, שאפשר יהיה לשאתו ביד, ויאפשר זיהוי מהיר, אמין ויעיל של חומרי נפץ", אומר פרופ' פטולסקי.
רגיש יותר מאפם של כלבים
הגלאי שפיתחו פרופ' פטולסקי וצוותו, מורכב משבב שעליו התקן של ננו-סיבים העשויים סיליקון. הסיבים יוצרים התקן חשמלי בעל רגישות גבוהה לסביבתו החשמלית, ואילו הננו-סיבים מצופים בשכבה של 144 קולטנים כימיים. כאשר מולקולה של חומר נפץ באה במגע עם הקולטנים, היא נקשרת אליהם ומגיבה לכל אחד מהם בנפרד ובו-זמנית. הגלאי מנתח מתמטית, ובזמן-אמת, את התגובה המולקולרית של הקולטנים השונים לחומר, וכל זאת במהירות, באמינות וביעילות שאין להן תחרות – אפילו לא מצד הכלבים.
"זה בדיוק מה שקורה באף או בלשון", אומר פרופ' פטולסקי. "הגלאי שלנו הוא בעצם אף מלאכותי למולקולות של חומרי נפץ, כאשר הגלאי שלנו רגיש בערך פי 3000 יותר מאף של כלב. בדרך כלל, ככל שהגלאי רגיש יותר כך הוא פחות סלקטיבי, אבל הקולטנים שלנו סלקטיביים עד לריכוזים של אחד לקוודריליון – רגישות חסרת תקדים. הגלאי הזה מזהה ממרחק גדול מאוד כמויות מזעריות של מולקולות שגלאים אחרים לא יכולים לזהות, כאשר כל הגלאי כולו בגודל לפטופ, וזה רק אב הטיפוס. אנחנו כבר עובדים על בניית מערכת עוד יותר ניידת, שתהיה בגודל אייפון".
שימושים מבצעיים ואזרחיים
הגלאי החדש, המבוסס על גלאי קודם שפיתחו פרופ' פטולסקי וצוותו לפני 3 שנים, מסוגל להבדיל בין מולקולות של חומרי נפץ שונים, וכן לזהות חומרים ללוחמה ביולוגית וכימית. חברת Tracense, שותפתה של אוניברסיטת תל-אביב, השקיעה מיליוני דולרים בפיתוח אב הטיפוס, שכבר נמצא בבדיקה של גורמי ביטחון ישראליים כמו השב"כ.
בעתיד, מסביר פרופ' פטולסקי, הגלאי יוכל לשמש כוחות מבצעיים, ואף להחליף את מערכות האבטחה הקיימות בשדות תעופה, בכניסה לקניונים, בתחנות רכבת וכדומה. "הוא יעבוד אפילו על מזל"טים", אומר פרופ' פטולסקי. "הטווח תלוי בריכוז, כמובן, אבל מעבדה של חומר נפץ מייצרת מספיק מולקולות של T.N.T, כך שמעל כל הבית יש ענן מולקולרי של חומר נפץ. המזל"ט שואב את האוויר מעל הבית והגלאי מגלה את חומר הנפץ".
בנוסף, פרופ' פטולסקי וצוותו מפתחים גלאים גם לשימושים אזרחיים. "זו אותה ליבה טכנולוגית. על בסיס אב הטיפוס הביטחוני אנחנו מפתחים גם גלאים לשימושים אחרים, כמו, למשל, גלאים לחומרים נרקוטיים".
מחקר
החוקרים גילו כי הלרוות הזעירות (פגיות הדגים), מתקשות לקלוט מזון ביעילות בימים שלאחר בקיעתן, וזאת בשל סיבות פיזיקליות הקשורות ביחס שבין גודל גופן לבין המים והמזון הנכנסים לפיהן
מחקר חדש שנערך באוניברסיטת תל-אביב מציע הסבר לתמותה הגבוהה של רוב דגי הים והשונית בימים הראשונים של חייהם. את המחקר ערכו תלמיד המחקר ויקטור קינה וד"ר רועי הולצמן מהמחלקה לזואולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס.וייז ומהמכון הבין-אוניברסיטאי לחקר הים באילת. תוצאות המחקר התפרסמו לאחרונה בכתב העת PNAS.
99% מהלרוות לא שורדות את השבועיים הראשונים לאחר הבקיעה
"רוב הדגים המוכרים לנו מטילים ביצים", מסביר ד"ר הולצמן. "הנקבה מטילה כמות אדירה של ביצים - בין אלפים למיליונים. הביצים הללו נסחפות אל הים הפתוח, ומהן בוקעות לרוות (פגיות) קטנטנות, שנאלצות להסתדר בכוחות עצמן". כבר לפני מאה שנה גילה חוקר נורווגי בשם ג׳ון הורט כי מרבית הלרוות מתות בתוך ימים בודדים מרגע הבקיעה. הורט כינה את תקופת התמותה הזו בשם "התקופה הקריטית": 99% אחוז מהלרוות בטבע, ו-80% מהלרוות שבוקעות במיכלים חקלאיים, ימותו בתוך שבועיים. מאז התגלית של הורט הוצעו תיאוריות שונות המנסות להסביר את שיעור התמותה הזה. היו חוקרים שייחסו את התמותה לצפיפות המזון הנמוכה בים הפתוח, והיו אחרים שייחסו אותה לשיעורי טריפה קיצוניים, אך עד היום לא הוצגו ראיות משכנעות לאף אחת מהתיאוריות.
המים מורגשים כנוזל צמיגי
במחקר החדש, החוקרים התמקדו דווקא בסביבה הפיזיקלית של הלרוות. "בדומה לדגים הבוגרים", אומר ד"ר הולצמן, "גם הלרוות צדות על ידי הרחבה מהירה של חלל הפה, היוצרת זרמי שאיבה ששואבים את המזון לתוך הפה. אולם להבדיל מהדגים הבוגרים, הלרוות הזעירות מרגישות את המים כנוזל צמיגי. כאשר גוף נע בתוך נוזל, נוצרים קשרים חשמליים חלשים בין הנוזל לגוף, ולכן הגוף גורר אחריו שכבה דקה של הנוזל, שעובייה משתנה בהתאם לצמיגות הנוזל. בנוזל כמו מים מדובר בחלקיקי מילימטר בלבד - שכבה זניחה עבור דג גדול, אך מכבידה למדי עבור הלרווה הזעירה. מבחינה פיזיקלית, הלרוות כאילו שוחות בתוך מדיום צמיגי כמו דבש. ולשאוב דבש בקשית זו משימה לא פשוטה בכלל".
כדי לבחון את כישורי השאיבה של הלרוות, ד"ר הולצמן ועמיתו הניחו אותן בצלחות פטרי עם יצורים חד-תאיים שמשמשים להם כמזון. כעבור חצי שעה נספרו שרידי החד-תאיים בבטנה של כל לרווה. ניסוי זה חזר על עצמו במרווחים של יומיים, והתברר שככל שהלרווה גדלה, כך היא מצליחה לאכול יותר.
כדי לצפות בביצועים במו עיניהם, החוקרים פיתחו שיטת מעקב ייחודית. "פיתחנו מערכת מצלמות משוכללת, שמצלמת את הדגיגים במהירות של 1,000 תמונות לשנייה. כשצפינו בתמונות גילינו שלרוות בנות חמישה ימים מנסות שוב ושוב ללכוד מזון, אך מצליחות רק פעם אחת בשבעה או שמונה ניסיונות. דגיגים בני 21 יום, לעומת זאת, מגיעים לשיעור הצלחה של 80%".
חשיבות מכרעת להידרודינמיקה
בעזרת תוכנת הדמייה מתקדמת, החוקרים יצרו סימולציה של זרימת המים אל פה הדג. "גילינו שפרופיל הזרימה של המים לתוך פה של דג שגודלו מילימטר שונה מאוד מפרופיל הזרימה לתוך פה של דג בגודל סנטימטר," מספר ד"ר הולצמן. "חישובים הידרודינמיים הראו שכוח השאיבה של הלרווה קטן באופן ניכר מזה של הדגיג הבוגר. לתהליכים הידרודינמיים אלה יש חשיבות מכרעת ביכולת הלרווה לשרוד".
כדי לחזק את ממצאיהם, החוקרים הוסיפו חומר המגביר את צמיגות המים למיכל שהכיל דגיגים בוגרים, ובדקו את ביצועי האכילה שלהם בתנאים החדשים. הם גילו כי דגיגים בני 21 יום, שכבר הצליחו לאכול יפה במים רגילים, נסוגו חזרה לביצועיהם כשהיו לרוות צעירות וזעירות. "בתנאים של צמיגות מים גבוהה, הדגיגים יותר איטיים ופחות יעילים. פעמים רבות הם פותחים את הפה אך אינם מצליחים ליצור זרם חזק מספיק כדי לשאוב את הטרף פנימה. אין ספק שזה מצב מאוד מתסכל עבור הדגיגים הצעירים, שמתים ברעב, וגם עבור החקלאים הימיים, שסופגים הפסדים כלכליים עצומים", מסכם ד"ר הולצמן. "יתכן שבעתיד נוכל לפתח סוגי מזון או טיפולים למים שיצמצמו את התופעה, ויאפשרו לאחוז גבוה יותר מהלרוות להגיע לבגרות".
מחקר
החוקרים מציעים להשתמש בשילוב המורכב בין מגורים לבין תעסוקה, עבודה ותעשיה, כפוטנציאל לא רק לצמיחה כלכלית אלא גם להעלאת איכות החיים העירונית בישראל
כיצד ניתן לשלב סביבות עבודה וייצור בתוך המרקם העירוני? כיצד ניתן לרתום את הפעילות הכלכלית והמסחרית המתרחשת באזורי תעשיה למינוף העיר בכללותה? כיצד תהליכים אלו יכולים לעצב את הנוף העירוני ולסייע בשגרת היום-יום של התושבים? פרויקט וספר חדש - "עיר-תעשיה" מאת המעבדה לעיצוב עירוני באוניברסיטת תל-אביב, משרטט את נוף סביבות העבודה בישראל ומציע חזון חדש בו העיר העתידית תשלב בין כל שלבי הייצור והפיתוח במרחב העירוני. בכתיבת הספר שותפים ראש המעבדה ד"ר טלי חתוקה, רוני בר, מירב בטט, יואב זילברדיק, כרמל חנני, שלי חפץ, מיכאל יעקובסון והילה לוטן, חוקרי המעבדה לעיצוב עירוני, בחוג לגיאוגרפיה וסביבת האדם באוניברסיטת תל-אביב.
הפרדת אזורי התעשייה והמגורים
השאלות שבהן עוסקים החוקרים מתחדדות על רקע תהליכים גלובליים ומקומיים של צמיחה דמוגרפית, התפשטות עירונית, עליית מחירי האנרגיה והשינוע, פיתוחן של תעשיות נקיות והפוטנציאל לשילוב טכנולוגיות מתקדמות במרחב העירוני. כל אלו דורשים חשיבה מחודשת לגבי המודלים העירוניים הקיימים, המפרידים בין אזורי התעשיה לסביבות המגורים, ובתהליך מתמיד של הרחקה והזרה מבודדים את הייצור, הפיתוח והשירותים במובלעות אוטונומיות, מקום שהוא "מחוץ למקום", כזה המחובר לסביבה הגלובלית.
לאור זאת, הפרויקט "עיר-תעשיה" מבקש לחשוב מחדש על העיר כשילוב מורכב בין מגורים לבין תעסוקה, עבודה ותעשיה, ולהשתמש בחיבור כפוטנציאל לא רק לצמיחה כלכלית אלא גם להעלאת איכות החיים העירונית בישראל. כשלב ראשון, הפרויקט מנתח את נוף העבודה בישראל, על בסיס מחקר אמפירי שכלל סיורים, ראיונות וניתוח אדריכלי-מרחבי באזורי תעשיה ברחבי הארץ, החל מהאזורים המתמחים של באר שבע, דרך התשתיות הרעועות של באקה אל-גרבייה ועד לנופים המתוחזקים היטב של קיסריה ותפן. הממצאים מציירים תמונת מצב לא פשוטה: ריבוי של אזורי תעשיה, המתחרים האחד בשני ללא ראיה אסטרטגית כוללנית; חלוקה לא צודקת של המשאבים, כאשר רשויות סמוכות לאזור התעשיה לא תמיד שותפות לרווחיו; התפשטות על חשבון שטחים פתוחים, צפיפות נמוכה ובזבוז משאבי קרקע; ומעל הכל, תפיסה אוטונומית של אזור התעשיה והיעדר חיבור מרחבי, ניהולי או תפקודי בינו למרקם העירוני.
תכנון מחודש לשילוב נכון יותר
על רקע האתגרים הללו, מציע הפרויקט מסגרת לשילוב כל שלבי הייצור והפיתוח בכלכלה המקומית ובמרחב העירוני. חיזוק הממשק בין העיר לתעשיה טומן בחובו פוטנציאל לשילוב מגוון רחב של אוכלוסיות בתעסוקה (לרבות אלו המתקשות לעבוד הרחק מהבית), לצמצום היוממות והתלות ברכב, ליצירת מגוון תעסוקתי בתוך העיר ללא תלות בסקטור תעסוקתי אחד, להרחבת סל ההכנסות העירוני, ליצירת איזון בין מספר התושבים לבין מקומות התעסוקה, להטמעת ידע וטכנולוגיה חדשה במרחב העירוני, ולבסוף, לחידוש וציפוף מרקמים קיימים הן בסביבות מגורים והן באזורי תעשיה. תהליכים אלו יסייעו לא רק להחזיר את ה"מקום" שאבד בתהליכי ההרחקה של התעשיה לפריפריה הגלובלית, אלא גם יקרבו בחזרה את הייצור והעבודה לחיי היום-יום של כולנו.
מחקר
לתגלית החדשה השלכות יישומיות לגבי אבחון וטיפול במחלות כגון מחלת האלצהיימר, הפרקינסון וההנטינגטון
מחקר של פרופ' חררדו לדרקרמר מהמחלקה לחקר התא ואימונולוגיה בפקולטה למדעי החיים של אוניברסיטת תל-אביב הפך על פיה סברה מדעית מקובלת לגבי הגורם למחלות נוירודגנרטיביות כגון מחלת האלצהיימר, הפרקינסון וההנטינגטון. עד כה מקובל היה לחשוב שהצטברות של חלבונים סביב חלבון מוטנטי מחוללת את המחלות הללו, כלומר הורגות את תא המוח – אבל פרופ' לדרקרמר ועמיתיו הראו שגושי החלבונים הם בעצם מנגנון הגנה של התא מפני המחלה.
המחקר של פרופ' לדרקרמר, בשיתוף עם ג'וליה לייטמן מהמחלקה לחקר התא ואימונולוגיה באוניברסיטת תל-אביב, וכן בשיתוף עם פרופ' אולריך הרטל ממכון מקס פלנק לביוכימיה שבגרמניה, התפרסם בכתב העת Nature Communications מקבוצת Nature.
מנגנון הגנה ולא הגורם למחלה
"ברוב המחלות הנוירודגנרטיביות אנו רואים הצטברות של גושי חלבונים", אומר פרופ' לדרקרמר. "פתאום כל החלבונים מסוג מסוים מצטברים בפינה אחת, בכמה פינות או אפילו מחוץ לתא. זו תופעה שהיתה ידועה כבר שנים רבות, ומטבע הדברים קשרו את הופעת הגושים למחלות השונות. הבעיה היתה שהקשר המתאמי בין הגושים למחלות לא היה טוב בכלל. כך, למשל, חוקרים שהשוו בין מוחות של קשישים מצאו הצטברויות של חלבונים גם אצל קשישים שנפטרו כתוצאה מזקנה או ממחלות אחרות לגמרי. מאחר שאנחנו באים מכיוון הביולוגיה של התא, ועובדים עם תרביות תאי עצב, הצלחנו להגיע במחקר הזה לרזולוציות טובות יותר ולעקוב אחרי התהליכים לאורך זמן, לעומת מחקרים קודמים מתחום הנוירוביולוגיה, שעבדו עם מוחות שלמים".
תא בעקה
במחקרו עקב פרופ' לדרקרמר אחר התמודדות התא עם הופעתו של מופע מוטנטי של החלבון הנטינגטין, מחולל מחלת ההנטינגטון. מחלת ההנטינגטון היא תסמונת מוחית חשוכת מרפא שבאה לידי ביטוי בירידה קוגניטיבית של החולה כתוצאה ממותם של תאי מוח, מה שמוביל להפרעות מוטוריות ולמוות. "בהתחלה באמת מצאנו קורלציה ברורה בין הופעת המופע המוטנטי של החלבון הנטינגטין להצטברות החלבונים בתא לידי גושים", מסביר פרופ' לדרקרמר. "אבל אז מצאנו שהגושים הללו אינם גורמים למות התא. ההפך הוא הנכון: מדובר במנגנון הגנה של התא במטרה להתמודד עם העקה שגורם לו החלבון המוטנטי. כמוצא האחרון, התא משלח את כל המולקולות של החלבון המוטנטי אל גוש אחד".
פרופ' לדרקרמר חוקר תהליכים של עקה תאית, כלומר תנאים המכבידים על התנהלותו הרגילה של התא, ואת דרכי ההתמודדות שלו עם גורמי העקה. "התא מנסה להתמודד עם העקה. לפעמים הוא מצליח ולפעמים הוא לא מצליח. אם התא מזהה עקה חמורה שאין באפשרותו להתמודד איתה, אז הוא 'מתאבד' בתהליך מסודר, מדורג ועקבי שנקרא אפופטוזה. בהופעה של גושי הנטינגטין, התא משלח את כל החלבונים הדביקים אל פינה אחת של התא, ובכך מציל את שאר התא ממוות. הרבה מהתאים שמגיעים לשלב הזה בכל זאת ימותו מאוחר יותר, בעקבות העקה הקשה שנגרמה להם. מדובר, אם כן, במוצא אחרון בהחלט".
בשנים האחרונות חברות התרופות משקיעות הון עתק בניסיון לעכב את תהליך יצירת גושי החלבונים, והגיעו עד כדי ניסויים בבעלי חיים. למחקר שמראה שמדובר במנגנון הגנה טבעי של התא, השלכות משמעותיות על פיתוח שיטות לאבחון ולטיפול במחלות נוירודגנרטיביות.
"במקום לנסות לשתק את המגנים של התא, צריך למצוא דרך לעכב את העקה שגורם ההנטינגטין", אומר פרופ' לדרקרמר. "המחקר שלנו אמנם נערך על הנטינגטון, אבל המנגנונים של הופעת גושי חלבונים, עקה תאית ומוות תאי הם, ככל הנראה, תהליכים מאוד דומים גם בפרקינסון, אלצהיימר ושאר המחלות הנוירודגנרטיביות".