מדע בדקה: חשמל מכפות הרגליים ומוח בתלת מימד

1. חשמל זורם מכפות רגליך

תארו לעצמכם שהייתם יכולים להפיק אנרגיה פשוט בכך שתלכו על רצפת הבית. על פי מחקר חדש, שהתפרסם בכתב העת ScienceDirect, ייתכן שבקרוב תוכלו לעשות זאת.

החוקרים השתמשו בתָאִית, פולימר הנמצא בצמחים באופן טבעי. סיבי התאית הם אבני הבניין של דופן התא הצמחי. החוקרים השתמשו בסיבי תאית שטופלו בחומרים כימיים מסוימים, ובסיבי תאית שלא טופלו; כאשר שני סוגי הסיבים באים במגע, נוצר מטען חשמלי. החוקרים שילבו את שני סוגי הסיבים בלוחות רצפה מעץ; הליכה על הלוחות גרמה לוויברציות שבתורן גרמו למגע בין השכבות של שני סוגי הסיבים. המגע גרם לתנועת אלקטרונים מסיבי התאית המטופלים אל הסיבים שלא טופלו. כך נוצר מתח חשמלי, שיכול לעבור דרך מעגל חיצוני ולספק תאורה, להטעין סוללות ועוד.

החוקרים מתכננים להתקין את הלוחות החדשים בקניון, ולנצל את תנועת הקונים להפקת אנרגיה.

עמית שרגא

2. לרשותכם: מפה תלת-ממדית של מוח עכבר

מכון אלן למדעי המוח בסיאטל, ארצות הברית, יצר גרסה של Google Maps המציגה את מוח העכבר בתלת-ממד.

האטלס התלת-ממדי הוא חלק מפרויקט שאפתני ליצירת מערכת קואורדינטות משותפת, שחוקרים יוכלו להשתמש בה כדי להשוות מגוון נתונים על מוח העכבר. לדברי מנהלת הטכנולוגיה של מכון אלן, ד"ר לידיה נג (Ng), המפות התלת-ממדיות יאפשרו כימות והשוואה של ביטוי גנים, קישוריות, אפיון תאים ברמת התא הבודד והדמיית פעילות.

מערכת הקואורדינטות המשותפת נבנתה על ידי מיצוי קפדני של נתונים מ-1,675 דגימות שהופקו בשיטות של הנדסה גנטית. התוצאה היא תבנית מוח מרחבית שאפשר להוסיף לה עוד נתונים פרטניים.

המערכת פתוחה לשימוש הקהל הרחב, ונגישה דרך אתר האינטרנט של המכון.

אלכס קרצר

3. נחש הכיש נחש  

הפתן האלמוגי הכחול (Calliophis bivirgata) מצויד בארס חזק ומהיר במיוחד: ההכשה משתקת את הקרבן כמעט מיד, וקוטלת אותו בתוך זמן קצר. מחקר חדש גילה את המרכיב הפעיל בארס, העשוי לשמש בעתיד לפיתוח משככי כאבים.

מדוע הפתן האלמוגי הכחול זקוק לארס מיוחד? נחשים אלו צדים נחשים אחרים, מקצתם ארסיים גם הם, ובהם נחשי קוברה. כאשר טרפך עלול להסתובב ולהכיש אותך בחזרה, יש יתרון ברור לארס המשתק את הקרבן מיד.

קבוצת חוקרים מאוסטרליה, בראשות דריל יאנג (Yang) מאוניברסיטת מונש, מצאה שהגורם האחראי לפעילות המיידית הוא רעלן שלא היה ידוע עד כה, הנקשר לחלבונים על גבי הנוירונים ומפעיל אותם. כאשר הנחש מכיש, הנוירונים של הקרבן מופעלים, וגורמים לשרירים בכל הגוף להתכווץ בעוצמה – כך שהקרבן אינו מסוגל לנוע.

החלבונים שאליהם נקשר הרעלן קשורים גם לתחושת הכאב. לכן החוקרים מקווים שהמידע החדש יסייע להבין טוב יותר כיצד חלבונים אלו פועלים, וכיצד אפשר לשנות את פעילותם וכך להפחית את הכאב.

4. מוליך-על חדש בא לעולם

חוקרים באוניברסיטת יוסטון שבטקסס הצליחו ליצור מוליכות-על בתרכובת של סידן, ברזל וארסן (CaFe2As2) שאינה מוליכת-על בדרך כלל.

חומרים מוליכי-על נושאים זרם חשמלי בלא התנגדות, כך שכל האנרגיה המושקעת בזרם נשמרת כזרם חשמלי ואינה מתגלגלת לחימום החומר, כפי שקורה במוליכים רגילים, כגון מתכות. מוליכי-על נחלקים לשתי קבוצות: מוליכי-על מסוג BCS ומוליכי-על "בטמפרטורות גבוהות". הולכת-על במוליכים מסוג BCS מוסברת בשלמות על ידי תורת BCS, שפיתחו ברדין (Bardeen), קופר (Cooper) ושריפר (Schrieffer) בשנות החמישים. רוב מוליכי BCS הם מתכות ההופכות למוליכי-על בטמפרטורות של מעלות אחדות מעל לאפס המוחלט (°C273-).

מוליכי-על "בטמפרטורות גבוהות" הם לרוב תרכובות של חומרים שכבתיים, והטמפרטורה שבה הם הופכים למוליכי-על נחשבת גבוהה – עשרות מעלות מעל לאפס המוחלט. מוליכות-העל בחומרים אלה עדיין לא הוסברה היטב, אך ידוע ששטחי המגע בין השכבות משחקים תפקיד חשוב ביצירת מוליכות-העל.

כדי להבין את התופעה וליצור מוליכי-על שיפעלו בטמפרטורת החדר, ולפיכך ביישומים ביתיים, חוקרים יוצרים סוגים שונים של שטחי מגע בין חומרים, ועד כה הצליחו להשרות מוליכות-על בחומרים רגילים על ידי צימוד לחומרים מוליכי-על אחרים.

במחקר שפורסם ב-PNAS, הצליחו החוקרים לייצר גביש של התרכובת דלעיל – שכאמור, אינה מוליכת-על – כך שיכיל שתי צורות התגבשות. שטחי המגע ביניהן מתאפיינים במוליכות-על כתלות בתנאי הטמפרטורה והלחץ שבהם יוצר הגביש. מוליכות-העל מתבטאת בכ-20 מעלות מעל לאפס המוחלט – עדיין לא טמפרטורת החדר – אך העובדה שהחוקרים הצליחו ליצור מוליכות-על בחומר חדש לחלוטין, והיכולת לחקור את התכונות של פני השטח הרלוונטיים, מקרבת את המדע להבנה של מוליכי-על בטמפרטורות גבוהות. הבנה זו היא הצעד הראשון בהנדסת חומרים חדשים שיהיו מוליכי-על בטמפרטורות הנגישות לנו ביומיום.

ד"ר אלה אוריון-לכמן

5. קוראים בדגים

האקלים המשתנה של עולמנו משפיע על בעלי חיים במגוון דרכים, שקשה לצפותן. חוקרים מאוסטרליה ניסו לחזות מה יתרחש במערכת אקולוגית אחת. מדי שנה, דגיגים צעירים רבים נסחפים משונית המחסום הגדולה, הנמצאת ליד חופיה הצפון-מזרחיים של אוסטרליה, לחופים דרומיים יותר. בבוא החורף, טמפרטורות המים בחופים אלה יורדות לרמה שהם אינם מסוגלים לשרוד בה, וכמעט כולם מתים.

אך העולם מתחמם, וחוקרי אקלים צופים כי בעוד עשר שנים הטמפרטורות בחופים הדרום-מזרחיים יהיו גבוהות מספיק כדי לאפשר את הישרדותם של חלק מהדגיגים. האם הם יצליחו לשגשג שם? כדי לבדוק זאת, השוו החוקרים את צורתם ואורח חייהם של דגי השונית הטרופיים לאלה של הדגים מהחופים הדרומיים. במאמר ב-Biology Letters, החוקרים מדווחים כי הדגים הטרופיים מהמין מורי אלילי (Zanclus cornutus) וממשפחת הפרפרניים (Chaetodontidae) שונים מרוב הדגים הדרומיים במידה שתצמצם את התחרות ותעניק להם סיכוי להתבסס בחופים החדשים.

כיצד יגיבו הדגים הדרומיים להגירת מינים טרופיים לאזורם, וכן לעליית טמפרטורת המים? את זה קשה עוד יותר לצפות.

ד"ר יונת אשחר