מדע ישראלי בתשס"ד

1. למה גורי דולפינים נצמדים לאימא

פרופ' דני וייס מהטכניון מצא כיצד גורי הדולפינים נשארים צמודים לאמם – מסיבות פיזיקליות. בדומה לאמהות על פני הקרקע הנושאות את ולדן בזרועותיהן או על גבן בשנותיו הראשונות, גם הדולפינה מקילה על התקדמותו של הגור לצידה, אך האופן שבו היא עושה זאת שונה.

וייס מצא כי הדולפינה מסייעת לגור להתקדם באמצעות אפקט בֶּרנולי, אשר גורם לכך שגוף הנמצא במים יימשך לאזור בו המים זורמים; התופעה נגרמת בשל ירידת הלחץ באזור שבו הנוזל זורם (מדובר על הלחץ שבכיוונים הניצבים לכיוון הזרימה), ואז הלחץ הגבוה-יחסית מהסביבה בה הנוזל אינו זורם דוחף את הדולפין הצעיר אל אזור הלחץ הנמוך. לכן נמשך גופו של הגור לקרבת גוף אמו הנמצא בתנועה.

בנוסף לכך, כאשר הדולפינה מתקדמת במים, חלק מגוש המים המקיף אותה נדחף לפנים וחלק לאחור; הדולפין הצעיר מוצא את האזור בו המים נעים לפנים וכך מסייעים לו להתקדם. בדרך זו מקבל הגור 50 עד 65 אחוז מהכוח הדרוש לו כדי להישאר צמוד לדולפינה. הגור שוחה בסמיכות לאימו במשך שלוש שנותיו הראשונות.

וייס חקר את הקשר בין האמהות והגורים עבור המינהל הלאומי לאוקינוסים ואטמוספירה, מסן דייגו שבקליפורניה, במטרה למנוע לכידת גורי דולפינים על ידי רשתות המיועדות לציד טונה. כיום נוהגים להפעיל סירות בקרבת הרשת על מנת להפחיד את הדולפינים ולעודד אותם לקפוץ מעל הרשתות, אך הגורים נשארים מאחור בעוד האמהות קופצות.

2. עצירת הזדקנות מוקדמת של תאים

ד''ר מאיר להב מהמרכז הרפואי רבין (בילינסון) ופרופ' ארנון נגלר מהמרכז הרפואי שיבא מצאו דרך לעצור הזדקנות מוקדמת של תאים. בתאים קיים מעין "טיימר" הנקרא טלומר, ומהווה מדד למספר החלוקות שעבר התא. הוא נמצא בקצה של כל כרומוזום בתא, והולך ומתקצר עם כל התחלקות.

טיפולים רפואיים מסויימים גורמים להתחלקות מואצת של התאים, ולכן להתקצרות הטלומר ולהזדקנות מוקדמת של הרקמה: לאחר השתלה, מתרחשת הזדקנות מואצת ברקמה המושתלת. גם בהשתלת מח עצם ניכרת עלייה בקצב ההתחלקות של התאים במח העצם המושתל.

תופעה דומה מתרחשת לאחר כימותרפיה: כל כימותרפיה פוגעת במח העצם, ואז מתרחשת כפיצוי התחלקות מואצת של תאי הגזע שבמח העצם, דבר הגורם להזדקנות מוקדמת ואף עלול לגרום ליצירת גידולים ממאירים נוספים. החוקרים מצאו מהו האנזים הגורם להתקצרות הטלומרים.

בכך הצליחו להאט את התקצרותם באמצעות הזרקה של גורמי צמיחה ביולוגיים. חומרים אלה, אשר בלמו את התקצרות הטלומרים, מנעו את ההזדקנות המואצת של הרקמות המטופלות. ד"ר להב הציג את תוצאות המחקר בכנס של החברה האמריקנית להמטולוגיה.

3. ארגון-עצמי של חלקיקים בסקאלה ננומטרית

מודל מתמטי המתאר ארגון-עצמי של חלקיקים בסקאלה ננומטרית פותח על ידי ערן רבני מאונ' ת"א, בשיתוף עם חוקרים מארה"ב. ארגון-עצמי (self assembly) הוא תופעה המאפיינת מערכות רבות בטבע - כימיות, ביולוגיות ופיזיקליות - המורכבות מאובייקטים זעירים אשר מסתדרים באופן עצמאי במבנים מאקרוסקופיים כגון בועות, פסים וכו'.

הבנת התופעה – מדוע מתהווה סדר מרחבי מסוים ולא אחר, והאם ניתן לשלוט בו חשובה לא רק מבחינה מחקרית טהורה, אלא היא בעלת פוטנציאל ישומי בתחומי הננוטכנולוגיה. המודל של ערן רבני ועמיתיו למחקר עסק באוסף של נָנו-גבישים אשר נמצאים בתוך נוזל כלשהו, ואז יוצקים אותם על מצע והם מתארגנים ספונטנית למבנה מאקרוסקופי כלשהו בעוד הנוזל שסביבם מתאדה (וראו: ערן רבני – "ארגון עצמי של מבנים ננומטריים", גליליאו 64, עמ' 18).

המודל מנבא היווצרות סדר מסוים בהתבסס על פרמטרים כגון קצב התנדפות הנוזל, הכוחות הפועלים בין הגבישונים ומהירות התנועה המתאפשרת להם בתוך הנוזל.

ריף הדולפינים אילת (צילום: שיה אגוזי)

4. תרגום אותות עצביים מהמוח לתנועה

צוות בראשותו של אילון ועדיה מהמרכז הבינתחומי לחישוביות עצבית באוניברסיטה העברית הצליחו לתרגם אותות עצביים מהמוח לתנועה, ולהציגה על גבי מסך מחשב. לפיתוח זה יש פוטנציאל להפוך ליישום שימושי לאנשים משותקים, אשר יאפשר להם להניע איברים רובוטיים או לתקשר דרך מחשב.

החוקרים החדירו לקליפת המוח המוטורית במוחותיהם של קופים אלקטרודות עדינות שאינן פוגעות ברקמת המוח, אשר קלטו את האותות העצביים ששוגרו בקליפת המוח של החיה בעת שביצעה תנועות בידה. החוקרים הצליחו לזהות את האותות החשמליים המאפיינים תנועות מסוימות. במחקר זה זוהו רק תנועות גסות; על מנת לאפשר מוטוריקה עדינה תידרש עבודת מחקר נוספת.

5. התחקות אחר החלמה של מערכת העצבים ההיקפית 

ועוד מחקר ראשוני שתוצאותיו עשויות, בעתיד, לסייע בריפוי נזקים עצביים: מיכאל פיינזילבר ועמיתים ממכון וייצמן למדע התחקו אחרי תהליך ההחלמה של מערכת העצבים ההֶקפית (פריפרית). סיבוני עצב (אקסונים) של מערכת העצבים המרכזית (מוחות הגולגולת והשדרה) אינם מתחדשים לאחר פגיעה.

סיבוני עצבים פריפרים, לעומת זאת, מסוגלים להחלים, אך לעיתים התאוששותם חלקית ואיטית. החוקרים ניסו לאתר את התהליך הקשור להחלמתם של סיבוני עצב פגועים, וזיהו באופן חלקי את החלבונים המעורבים בתהליך והיכן הם מופרשים בתגובה לפגיעה. הזיהוי המלא של החלבונים, כמו-גם של הגנים הפעילים בתהליך ההחלמה, הוא הצעד הבא. המטרה היא לשפר את ההתחדשות של עצבים פריפריאליים, ואולי ליישם את תהליך ההחלמה שלהם גם על סיבוני עצבים במערכת העצבים המרכזית.

6. איך פועל החיידק הטורף

אלון מוזס מהמרכז הרפואי הדסה, ועמנואל הנסקי וקרלוס הידלגו-גראס מהאוניברסיטה העברית פיענחו את מנגנון הפעולה של "החיידק הטורף" סטרפטוקוקוס A. מדובר בחיידק אשר גורם במקרים הקלים ל"שושנה" (מחלת עור), ולדלקת גרון. כאשר הוא חודר לריאות, לזרם הדם, לרקמת שריר או שומן – הוא עלול להיות קטלני.

"תסמונת ההלם הרעלי", המתבטאת בירידת לחץ הדם ובפגיעה רב-מערכתית, ו"תסמונת החיידק הטורף" המתבטאת בהרס מהיר של רקמות, נגרמות שתיהן על ידי סטרפטוקוקוס A. החוקרים ביקשו למצוא מה הופך את החיידק לאלים כל-כך. הם מצאו כי תאי מערכת החיסון, שריכוז גבוה שלהם נמצא לרוב בקרבת גוף זר, אינם נמצאים בסביבת החיידק; מערכת החיסון נמנעת מלתקוף את החיידק הטורף באותו אופן שבו היא תוקפת פולשים אחרים.

הסיבה לכך, כך מצאו החוקרים, היא מוטציה שזוהתה בחיידק, אשר גורמת לו לייצר חלבון המפרק את אחד החומרים שמפרישה הרקמה הנגועה ושמטרתו לגייס את תאי מערכת החיסון. לכן התאים שמטרתם להשמיד את החיידק לא מגיעים לרקמה. במחקר זה לא נמצא מה גורם למוטציה ומדוע רק חלק מחיידקי סטרפטוקוקוס A הופכים לטורפים.

7. מנגנון צמיחת הפרחים

שדה כלניות (צילום: מאיר אזולאי)

אלון סמך מהפקולטה לחלקאות של האוניברסיטה העברית, בשיתוף עם קבוצה מגרמניה, זיהו את המנגנון אשר גורם לצמחים לפרוח כתלות במספר שעות האור ביממה ובעוצמתו של אור השמש. המדענים השתמשו בצמח תודרנית (ארבידופסיס), המשמש במחקרים רבים והוא הצמח הראשון שהגנום שלו פוענח במלואו.

החוקרים התמקדו בהשפעה של משך האור, אורכי הגל שלו ועוצמתו - הנקלטים באמצעות קולטני אור בצמח - על יציבותו של החלבון האחראי לפריחה. החלבון קונסטנס, המעורר את הפריחה, מיוצר על ידי גן אשר פעילותו שונה בשעות היום והלילה. פעילותו רבה במיוחד כ-12 שעות לאחר עלות השחר. מכך נובע שבימים קצרים הוא פעיל רק בחושך, בעוד שבימים ארוכים יותר הוא פעיל גם לפני רדת החשיכה.

בחושך מופעל מנגנון אשר מפרק את החלבון, ולפיכך הצטברותו - אשר מעוררת את הפריחה – אפשרית רק בימים ארוכים מספיק בהם הגן פעיל גם לפני רדת הלילה. כמו-כן, החוקרים מצאו כי אורך הגל של האור משפיע על פירוקו של החלבון קונסטנס; אור אדום, למשל, מונע התפרקות של החלבון ולכן מעודד פריחה. תגלית זו מאפשרת להשפיע על מועדי הפריחה של צמחים באמצעות שליטה על כמות האור ואורכי הגל.

8. אפיין את המהמר

מחקר שמטרתו לאפיין מהמרי קזינו כפייתיים בישראל נערך באוניברסיטת בן גוריון בנגב. החוקרים התמקדו בַּפרט ובחווייתו הסובייקטיבית, מתוך כוונה להבין את התהליך הגורם לו להפוך למהמר כפייתי. החוקרים מצאו כי המהמרים הכפייתיים מתחילים מתחושת אפסות שמקורה בחוויות קשות שחוו בילדותם או בבגרותם.

ההימורים מעניקים להם את "חוויית המלך" - תחושת הכוח והגדלות המתלווה להימורים, המובילה אותם להתמכרות. המכורים ממשיכים להמר למרות המחיר הכלכלי והמשפחתי הכבד, עד להתנפצות "אשליית המלך". הבנה טובה יותר של הגורמים והסיבות הפסיכולוגיים המובילים להתמכרות להימורים חשובה לנוכח התפשטות היקף פעילותם של בתי קזינו בישראל, והצורך לבנות תוכנית גמילה למכורים.