מדע בדקה: האב הקדמון של התא המודרני

1. חידת הגרעינים

מקור התאים האיקריוטיים, התאים בעלי הגרעין שמהם בנויים כל בעלי החיים והצמחים, הוא אחת החידות הגדולות בעולם החי. לפי הערכות שונות, האבולוציה של היצורים האיקריוטיים הראשונים התרחשה לפני 2.7 עד 1.6 מיליארדי שנים. ישנן השערות שונות על המנגנון שבו נוצרו יצורים אלו, אך קשה מאוד למצוא מאובנים של יצורים איקריוטיים מוקדמים שיסייעו לנו להצביע על מנגנון מסוים.

חוקרים מאוניברסיטת הארוורד מצאו מאובנים של יצור איקריוטי הנקרא Tappania plana, שהיה מסוגל לשנות את צורתו ולהצמיח מבנים דמויי צינורות וכדורים. בשונה ממאובנים אחרים של זן זה, התאים המאובנים שנמצאו היו בעלי קרום נוסף, תכונה העשויה לרמז שלפנינו אחד היצורים האיקריוטיים הראשונים.

עדיין יש לערוך בדיקות נוספות, אך ייתכן שיצורים מוזרים אלו יעזרו לשפוך אור על התעלומה הגדולה.

נדב בצלאל

2. ערכה לייצור חיסון בתנאי שדה – רק להוסיף מים!

ערכה מיוחדת לייצור תרופות וחיסונים תאפשר להעביר טיפולים רפואיים למדינות עולם שלישי, להציל את חייהם של מיליונים ואף לעזור לאנושות ליישב יום אחד את מאדים.

הערכה החדשנית, שפיתחה קבוצת מדענים מארצות הברית ומקנדה, היא קלה להפליא לשימוש – צריך רק להוסיף לה מים. הערכה בנויה משני חלקים: חלק אחד הוא מולקולות DNA המכילות את ההוראות לייצור התרופה או החיסון הנכסף, והחלק האחר הוא הרכיבים המולקולריים המסוגלים לקרוא את ה-DNA ולייצר את רכיבי החיסון. שני חלקי הערכה נשמרים במצב יבש, היכול להחזיק מעמד עד שנה ללא קירור, ומתחילים לפעול כאשר מוסיפים להם מים.

החוקרים כבר הצליחו לייצר בעזרת הערכה חיסון לדיפתריה, ומקווים שהפיתוח החדש יעזור למיליוני אנשים שאין להם גישה לרפואה מערבית, ובעתיד – אולי אף יסייע לאנושות ליישב את מאדים.

ד"ר יעל גרופר

3. אינטרנט סופר-מהיר

מדענים הצליחו להגיע לקצב העברת נתונים ממוצע של 1 טרה-בייט לשנייה, או ביליון ביטים לשנייה, בשימוש ברשת אינטרנט המבוססת על סיבים אופטיים. 

אמנם, בעבר כבר הצליחו מדענים להגיע למהירויות מעט גבוהות יותר, אך זאת רק בתנאי מעבדה ובשימוש ברשתות תקשורת אופטית יקרות וסבוכות. הפעם השתמשו המדענים ברשת תקשורת אופטית קיימת, והצליחו להגיע למהירויות אלו בזכות העברה יעילה של מידע בסיב האופטי. היעילות הושגה בעזרת תוכנה חדשנית, השומרת על יחס גבוה בין אותות בעוצמה חלשה לאותות בעוצמה גבוהה העוברים בסיב האופטי, וכך ממזערת את כמות הרעש המתווספת לאות.

אם נרצה להוריד מידע (חוקי כמובן) במהירות כזו, נוכל להוריד בתוך שנייה אחת את העונה החדשה של משחקי הכס ברזולוציית HD.

עמית שרגא

4. פטרייה הגורמת למחלת קרוהן

צוות בינלאומי של חוקרים צרפתים ואמריקאים מדווח על פרופיל חדש של מיקרואורגניזמים החיים במעי של חולי מחלת קרוהן.

מחלת קרוהן נובעת מתגובה אוטואימונית בלתי מבוקרת במעי, בין השאר בהשפעת אוכלוסיית המיקרואורגניזמים הידידותיים. במחקר נבדקו דגימות צואה של חולי קרוהן ושל קרובי משפחתם שאינם חולים. בניגוד למרבית המחקרים בתחום, העוסקים רק באוכלוסיית החיידקים במעי, במחקר זה נבדקה גם אוכלוסיית הפטריות. במעי של חולי קרוהן נמצאו כמויות גדולות של סוג של פטריית קנדידה, האחראית לזיהומים פטרייתיים רבים; החוקרים הבחינו כי פטרייה זו יוצרת קשרים פיזיים עם שני סוגי חיידקי מעיים, וכי השילוב בין הפטרייה לשני החיידקים הוא גורם סיכון למחלה.

החוקרים מקווים כי טיפולים תרופתיים נקודתיים כנגד מיקרואורגניזמים אלו יועילו בריפוי המחלה.

ד"ר יוחאי וולף

5. מצלמים את מולקולת שרדינגר

מדענים באוניברסיטת סטנפורד הצליחו לצלם צבר של מולקולות יוד במשך פחות מ-30 פמטו-שניות (מיליוניות מיליארדית השנייה), וללכוד פרטים בסדר גודל של שליש אנגסטרם – פחות מרוחבו של אטום.

הצילום נעשה בשיטה הנקראת אתחול מדידה (pump probe), שבה משתמשים בהבזק לייזר ראשון כדי לעורר את המולקולות למצב קוונטי אנרגטי יותר, ובהבזק שני זמן קצר אחריו כדי למדוד את המצב החדש. להבזק האתחול יש סיכוי מסוים לעורר את המולקולה, ואם לא מודדים בדייקנות את המצב החדש של כל מולקולה, אי-אפשר לדעת אם התרחש עירור או לא. במילים אחרות, כל מולקולה נמצאת במצב של "חתול שרדינגר". החידוש במדידה שהציגו המדענים הוא שהבזק המדידה מודד למעשה את שני המצבים – המצב המעורר ומצב הבסיס – ומדידה בו-זמנית זו יוצרת הגברה של השוני בין שני המצבים.

מדידה של מצבים מעוררים של מולקולות יוד בדיוק שכזה שופכת אור על תהליכים כימיים וביולוגיים של התמרת אנרגיה ויכולה, למשל, להעמיק את ידיעותינו על הפוטוסינתזה.

ד"ר אלה אוריון-לכמן