|
כיצד מצליחה שיטה אופטית חדשנית להביא לגילוי מוקדם של סרטן? כיצד ייתכן כי רוב מנגנוני החיים מבוססים על תנועה אקראית? ד"ר יובל גרעיני מזמין אתכם לעולמה הקסום של הביופיסיקה |
|
מהו תחום המחקר המרכזי שלך?
תחום המחקר המרכזי שלי הוא ביופיסיקה - תחום המשלב ידע בפיסיקה, בביולוגיה ובמדעי החיים. כדי להסביר מהי ביופיסיקה, אפשר להתחיל בשאלתו של הפיסיקאי המפורסם וחתן פרס הנובל ארוין שרדינגר - "מהם החיים?". זהו גם שם ספרו של שרדינגר, בו ניסה לענות על השאלה תוך כדי התייחסות לעובדה שכל מנגנוני החיים מתבססים בראש ובראשונה על חוקי הפיסיקה.
באופן ספציפי, חלק מהמחקר הנערך אצלי במעבדה מתמקד בפיתוח שיטות חדשניות לחקר התא החי ומרכיביו, בעיקר שיטות אופטיות הכוללות מיקרוסקופיה וספקטרוסקופיה. בחלק אחר של המחקר אנו משתמשים בשיטות אלו כדי לחקור את המבנה וארגון הגנום בתוך גרעין התא. זהו נושא מרתק, שאני מאמין כי יביא לתוצאות משמעותיות, הן בהבנה טובה יותר של התא האנושי, והן בפיתוח שיטות אבחון וטיפול טובות יותר. |
|
כיצד הגעת לעסוק בתחום ומה הניע אותך לכך?
פיסיקה עניינה אותי מאז ומתמיד. לימודי הפיסיקה הם מרתקים, ואם מצליחים להתגבר על הקושי שבהבנת החוקים ויישומם המתמטי, מגלים איך באמת פועלים חוקי הטבע. לחלק ה"ביו" שבביופיסיקה הגעתי קצת מאוחר יותר. כבר במהלך לימודיי לתארים גבוהים חשתי כי השילוב של היכולת והידע בפיסיקה יכולים להיות בעלי ערך רב להבנה טובה יותר של מנגנונים בביולוגיה ובמדעי החיים.
גם כאן אצטט מספרו של שרדינגר: "כיצד ניתן להסביר את המאורעות המתרחשים באורגניזם החי בזמן ובמרחב באמצעות הפיסיקה והכימיה?". התשובה ברורה, כן, ניתן להסביר זאת, למרות שהבעיה מסובכת. בעיה זו נראתה לי מרתקת, והחלטתי לנסות ולענות עליה, או למען הצניעות חייבים לומר, לפחות לנסות ולענות על חלק קטן ממנה.
את השלבים הראשונים בתחום הביופיסיקה עשיתי דוקא בחברת סטרטאפ קטנה שהייתי ממקימיה במגדל העמק, Applied Spectral imaging. במסגרת החברה פיתחנו מערכת אופטית מתוחכמת ויישומים בגנטיקה. לאחר מכן המשכתי בביצוע מחקרים באקדמיה. |
|
באלו מבין הישגייך המחקריים אתה גאה במיוחד?
במסגרת אותה חברת סטראט-אפ שהייתי ממקימיה, פיתחנו מערכת אופטית חדשנית המאפשרת לצלם תמונה תוך כדי איסוף מידע רב ביותר על הצבע המצוי בכל נקודה בתמונה (תמונה ספקטרלית). פיתוח המערכת היה קשה ומורכב, אבל זה עוד היה כאין וכאפס לעומת השלב הבא, שבו הפכנו אותה ליישומית. תהליך העבודה היה קשה אמנם, אך מרתק.
התוצאה הסופית היא מערכת המאפשרת בדיקות גנטיות ברמת הכרומוזום (מקטע
דנ"א הנמצא
בגרעין התא),
ובזכותה אפשר לספק תשובות גנטיות שלא היה ניתן לקבל קודם לכן. אם ניקח לדוגמא את בדיקת מי השפיר שעושות נשים בהריון - הרי שהמערכת שלנו משכללת את פענוח תוצאות הבדיקה, ומאפשרת זיהוי מהיר וקל של כרומוזומים פגומים בעובר. אותה טכנולוגיה מסייעת גם בזיהוי מוקדם של גידולים סרטניים, כך שיעילות הטיפול בהם עולה.
המערכת הפכה להיות שימושית הן בתחום המחקר והן בתחום האבחון רפואי, ומשתמשים בה כיום במעבדות רבות מאוד בעולם. |
|
פעם היו פיסיקאים והיו ביולוגים. היום נדמה כי ההפרדה הברורה בין תחומים אלו (וגם תחומי מדע אחרים) הולכת ונעלמת. למה בעצם?
כדי לענות על שאלה זו, אני משווה זאת לעיתים לאופן שבו גדל יער. כאשר העצים צעירים, כל אחד מהם עומד בפני עצמו ואין ביניהם כל קשר. לעומת זאת, כאשר היער מתפתח, הצמרות גדלות ומתערבבות זו בזו עד כדי כך שכאשר אוחזים בעלה באזור הצמרות, לא בקלות ניתן לדעת למי מהעצים הוא בעצם שייך. באותו אופן התפתחו גם המדעים. במשך זמן רב התמקד כל מדע בתחום עניינו, והיה מעט מאוד קשר בין המדעים השונים. כיום לעומת זאת, ההתפתחות הובילה לחיבור בין כל המדעים כולם.
הביולוגיה אפשרה להסתכל יותר ויותר לעומק המערכות עד לרמת המולקולה, והאופן שבו היא משפיעה על תהליכי החיים. הפיסיקה עשתה את ההיפך - היא התחילה מלמטה, מהחלקיק הבודד והכוחות הפועלים עליו, ובמשך הזמן התפתחה כלפי מעלה, לחקר מערכות המכילות אטומים רבים, מולקולות ואף מבנים מורכבים יותר, עד רמת היקום כולו. המפגש באמצע הדרך בין הביולוגיה והפיסיקה, היה לפיכך בלתי נמנע. |
|
| |
תורת הקוונטים, תיאוריה מרכזית של הפיסיקה. התפתחותה של תורת הקוונטים היא בבחינת המהפכה המתמשכת החשובה ביותר בפיסיקה של המאה ה-20
לערך המלא
|
|
לו יכולת להיות עד לכל ניסוי שנעשה אי פעם בתולדות המדע – באיזה ניסוי היית בוחר?
ללא ספק, הייתי רוצה להיות חלק מהשנים הסוערות שבתחילת המאה ה- 20, שבהן התגלתה והתפתחה תורת הקוונטים בפיסיקה. תורה זו הובילה למהפכה הטכנולוגית שבה אנו חיים היום. בתקופה זו נתגלו גילויים מרתקים שהוכחו במגוון ניסויים.
באופן ספציפי יותר, הייתי שמח לראות את הניסוי של פיזור האור, שנעשה על ידי ארתור קומפטון ב-1922, בו הוכח כי לאור יש גם תכונות של חלקיק, מה שקרוי היום "השניות של האור". ואם אני כבר במנהרת הזמן, הייתי שמח להצטרף גם לניסוי הקרוי "פיזור רתרפורד", אותו ערך ארנסט רתרפורד ב-1909 ובו הוכח כי מבנה האטום בנוי מגרעין הטעון במטען חשמלי חיובי ואלקטרונים הטעונים במטען שלילי סובבים סביבו.
יחד עם זאת, חשוב להבהיר כי ניסויים אלו היוו אבנים קטנות במבנה אדיר ממדים של תורה מדעית מורכבת, שנבנתה בזכות תרומתם של מדענים רבים, וכנראה גם בקצב שלא יהיה שני לו. שנים אלו תועדו בקצרה בספר "30 השנה שזעזעו את הפיסיקה" מאת ג'ורג' גאמוב. למי שמסתקרן, מומלץ לקרוא גם את הספר המרתק, "העולם החדש של מר טומפקינס" מאת ג'ורג' גאמוב וראסל סטנארד. |
|
"רעיון מורכב בשפה פשוטה" – ד"ר יובל גרעיני מציג נקודה למחשבה:
עד כמה שזה ישמע מוזר, רוב מנגנוני החיים מבוססים על תנועה אקראית. כאשר למשל שני חלבונים בגרעין צריכים להפגש בתא, הם עושים זאת פשוט על ידי תנועה אקראית במרחב בו הם נמצאים, עד שהם מגיעים לידי קירבה מספקת שתאפשר את המשיכה ביניהם.
כיצד זה יתכן? מה המשמעות של זה? כיצד יתכן שמנגנון המבוסס על אקראיות מוביל בסופו של דבר לתפקוד של מנגנונים חיים כה מורכבים? על העובדה שהמערכות החיות מתפקדות באופן נפלא, לא ניתן לחלוק, לכן חייבת גם להיות לכך תשובה. |
|
לסיום, ציטוט חביב עליך:
המדע והטכנולוגיה התפתחו בשנים האחרונות בקצב מסחרר, מה שעלול לגרום לנו להרגיש כל-יכולים. אסור שנאבד את מידת הצניעות, ונכיר גם בהיותנו מוגבלים. כפי שאומר הציטוט הבא:
"כל אחד צריך שיהיו לו שני כיסים כדי שיוכל להשתמש בזה או בזה לפי הצורך. בכיס הימני מונח המאמר: 'בשבילי נברא העולם', ובכיס השמאלי: 'אנכי עפר ואפר'". (ר' שמחה בונים מפשיסחה, מתוך מרטין בובר, האור הגנוז- סיפורי חסידים) |
|
|
| | | יליד חיפה, 1960. חבר סגל במחלקה לפיסיקה ובמכון לננוטכנולוגיה באוניברסיטת בר אילן. את לימודיו האקדמיים לתואר ראשון, שני ותואר דוקטור בפיסיקה השלים בטכניון בחיפה.
לאתר הבית של ד"ר יובל גרעיני - לחצו כאן.
|
|
| עוד שאלות מחקר | | |
|
|
|