חשמל מחיידקים, נובל ברפואה למפתחי חיסוני ה-mRNA, פרס נובל בפיזיקה למפתחי הלייזרים הסופר-מהירים, פרס נובל בכימיה למפתחי הנקודות הקוונטיות ונתיב הבריחה של היתושים
מה חדש?
- חשמל מחיידקים
- נובל ברפואה למפתחי חיסוני ה-mRNA
- פרס נובל בפיזיקה למפתחי הלייזרים הסופר-מהירים
- פרס נובל בכימיה למפתחי הנקודות הקוונטיות
- נתיב הבריחה של היתושים
חשמל מחיידקים
משחר התרבות האנושית, בני האדם נעזרו בחיידקים לייצור מזון, ולאחרונה גם למדנו לסנתז בעזרתם תרופות וחומרי טעם. במקביל נעשים מאמצים לפתח דרכים להשתמש בהם גם כמקור אנרגיה. אחת הדרכים לעשות את זה היא לנצל חיידקים שמייצרים חשמל באופן טבעי, בעזרת מערכת העברת אלקטרונים שנקראת EET.
הבעיה היא שקשה מאוד לעבוד עם החיידקים האלה. למשל, למין Shewanella oneidensis יש מערכת EET יעילה להפליא, אך הוא צורך מזון ספציפי מאוד, שמקשה לגדל אותו באופן תעשייתי. לעומת זאת, לחיידק אי קולי (E.coli) אין מערכת כזאת, אך קל מאוד לעבוד איתו והוא שימש ביותר מחקרים מכל אורגניזם אחר. במחקר שהתפרסם לאחרונה, שילבו חוקרים משווייץ ב-DNA של אי קולי גֵנים של מערכת ה-EET. כשגידלו את החיידקים המהונדסים במצע של שפכים תעשייתיים של מבשלת בירה, הצליחו להפיק העברת אלקטרונים בקצב גבוה כפליים מהחיידק המהונדס הטוב ביותר שקדם לו עד כה. בנוסף, החיידקים גם פירקו את השפכים המזוהמים.
התגלית החדשה סוללת את הדרך לטכנולוגיות חדשניות של ייצור חשמל ביולוגי בקנה מידה רחב. למאמר המקורי (באנגלית). לקריאה בהרחבה (באנגלית).
חיידקים מהונדסים גנטית כמקור אנרגיה. חיידקי אי קולי | אילוסטרציה: Kateryna Kon, Shutterstock
נובל ברפואה למפתחי חיסוני ה-mRNA
פרס נובל ברפואה יוענק השנה לקתלין קריקו (Karikó) ולדרו וייסמן (Weissman) מאוניברסיטת פנסילבניה בארצות הברית על המחקרים שהובילו לפיתוח של חיסוני mRNA, שהיו הבסיס לחיסוני הקורונה.
בעוד החיסונים ה"קלאסיים" מבוססים על הזרקת נגיפים, חיידקים או חלקים שלהם, בחיסון mRNA מזריקים לגוף רק את מולקולת ה-RNA שליח, או mRNA, עותק של ה-DNA שעל פיו מייצרים התאים את החלבונים. כשה-mRNA המוזרק, שיוצר בהנדסה גנטית, חודר לתאים, הם מייצרים את החלבונים הדרושים. אבל mRNA הוא חומר מאוד לא יציב, המתפרק בקלות וגם מפעיל מנגנוני הגנה של הגוף נגדו. במחקרים משותפים מצאו וייסמן וקריקו שיטות לייצב את מולקולת ה-mRNA המהונדסת, כך שהיא שורדת מספיק זמן, וגורמת לגוף לייצר את החלבון הנגיפי בכמות מספקת כדי לייצר נגדו תגובה חיסונית יעילה. במחקרים משותפים משנת 2005 ואילך הראו השניים את יעילות השיטה, ובמקביל לעבודות של חוקרים אחרים הם סללו את הדרך לייצור המוני ומהיר של החיסונים שאיפשרו לנו לצאת ממגפת הקורונה. לכתבה באתר.
איתי נבו
פרס נובל בפיזיקה למפתחי ה"מצלמה" המהירה ביותר
פרס נובל בפיזיקה יוענק השנה לשלושה מהחוקרים שתרמו לפיתוח שיטות לייצור הבזקי אור קצרים במיוחד, בטווח של אטו-שניות, או מיליארדית של מיליארדית השנייה: פייר אגוסטיני (Agostini) מארצות הברית, פרנץ קראוס (Krausz) מגרמניה, ואן ל'הוליייר (L’Huillier) משוודיה.
ייצור הבזקי לייזר כה קצרים נחשב בלתי אפשרי זמן רב, עד לגילוי של תופעה בשם הרמוניות גבוהות. ב-1987 ל'הולייר הראתה כי תגובה של לייזר עם גז אציל מאפשרת הרמוניות גבוהות שיוצרות הבזקים קצרים כאלה. בשנת 2001 אגוסטיני וקראוס היו הראשונים שייצרו בפועל הבזקים כה קצרים.
הבזקי האור הקצרצרים מאפשרים למדוד ולחקור תהליכים כמו תנועה של אלקטרונים בתוך מולקולות, שינוי המטען החשמלי של חומרים, תופעות קוונטיות ועוד. לתהליכים אלו יש השפעה עצומה בכל תחומי החיים, כמו מביולוגיה ורפואה ועד זכרונות מחשב וייצור אנרגיה סולרית. לכתבה באתר.
יהונתן ברקהיים
פרס נובל בכימיה למפתחי הנקודות הקוונטיות
פרס נובל בכימיה יוענק השנה לשלושה ממפתחי ההתקנים הזעירים המכונים נקודות קוונטיות (Quantum dots). הפרס יוענק למונג'י בוונדי (Bawendi) מהמכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס בארצות הברית, ללואיס ברוס (Brus) מאוניברסיטת קולומביה בניו יורק, ולאלכסיי אקימוב (Ekimov), כימאי רוסי העובד כעת בחברת תרופות בארצות הברית.
נקודות קוונטיות הם ננו-חלקיקים, כלומר גבישים זעירים של חומר, המתפקדים כמוליכים למחצה, כלומר משנים את המוליכות החשמלית בתנאים מסוימים. ניתן לשלוט בתכונות האלקטרוניות והאופטיות של הנקודות הקוונטיות, וכך להתאים אותן למגוון עצום של שימושים, ברכיבים אלקטרוניים, בתאים סולריים, במיקרוסקופים, בלייזרים, בהתקני תאורה ועוד. כבר כיום נעשה בהן שימוש בדימות רפואי ובטלוויזיות חדשניות, ויש המשתמשים בנקודות קוונטיות גם לצורך מעקב "חי" אחר מולקולות ותאים בתנועתם, ואף להובלה של תרופות לאתרי יעד בגוף. לכתבה באתר.
חיסוני mRNA, הבזקי אור של אטו-שניות ונקודות קוואנטיות - פרסי הנובל המדעיים לשנת 2023. מדליית פרס נובל | Shutterstock, Bertil Jonsson
נתיב הבריחה של היתושים
מדוע כל כך קשה לחבוט ביתושים מציקים? במחקר חדש, חוקרים מהולנד מציעים הסבר פשוט. הם השתמשו בכמה סוגי מחבטים כדי לנסות להרוג יתושים, ותיעדו את תנועתם במצלמות. כך הצליחו לאמוד את זרמי האוויר הנוצרים בעקבות תנועת המחבט ואת תנועת החרקים העוקצניים עצמם. מכך הסיקו שתנועת המחבט, או היד שלנו, יוצרת זרמי אוויר שמאפשרים ליתושים לזהות שעצם מסוכן מתקרב לעברם, ולראיה: היתושים הצליחו להתחמק גם כשהניסוי נערך בחושך מוחלט. נראה כי כשהיתושים חשים במחבט הנע לעברם, הם מטים את גופם לזווית שתאפשר להם להינשא על זרמי האוויר הלאה מהמחבט.
לא הכול פועל לטובת היתושים. לפי החוקרים, מחבטים מחוררים, שהאוויר עובר דרכם, יוצרים זרמי אוויר הרבה יותר חלשים, וכך מעלים את הסיכוי לפגוע בחרק החמקמק. המחקר עשוי לעזור ביצירת מלכודות יתושים יעילות יותר - יעד חיוני באזורים שבהם נפוצות מחלות שמועברות בידי יתושים. למאמר המקורי (באנגלית). לקריאה בהרחבה (באנגלית).
מחבטים מחוררים מעלים את הסיכוי לפגוע בחרק החמקמק. אישה מנסה לחבוט ביתושים | Alphavector, Shutterstock
עמית פנדו
