מדע בדקה: לקרוא את הספר בלי לפתוח אותו כלל

1. לקרוא את הספר בלי לפתוח אותו

חוקרים מאוניברסיטת MIT פיתחו שיטת הדמיה המאפשרת לקרוא ספרים בלי לפתוח אותם. החוקרים השתמשו בגלים אלקטרומגנטיים בתחום הטרה-הרץ. גלים אלו קצרים פי 1,000 מגלי מיקרוגל, והם יכולים לעבור דרך שכבות דקות של חומר.

החוקרים הקרינו גלי טרה-הרץ אל ערמת דפים כתובים בדיו שחור, ומדדו את הגלים המוחזרים באמצעות מצלמה רגישה ומהירה. בין הדפים ישנן שכבות דקות של אוויר, וחלק מהגלים מוחזר במעבר בין הדף לשכבת האוויר (כפי שאור מוחזר במעבר בין מים לאוויר). גל המוחזר מאחד הדפים הראשונים בערמה מגיע אל המצלמה מהר יותר מגל המוחזר מדף הנמצא עמוק יותר. בעזרת המצלמה המהירה, אפשר לזהות את הפרשי הזמן ולהתמקד בגלים המגיעים מעמוד מסוים. כדי לפענח את התמונה, השתמשו החוקרים באלגוריתם מתוחכם לזיהוי אותיות. בשיטה זו הצליחו לצלם ולפענח את הכתוב בעומק של 9 עמודים מבלי לפתוח את הספר.

טכניקה זו יכולה לשמש לבדיקת מבנים שכבתיים בתעשייה, או לקריאת ספרים עתיקים ושבריריים שאי-אפשר לפתוח אותם פיזית.

חגי אדרי

2. רעש וטלטולים

עכסנים (Crotalus ו-Sistrurus) הם נחשים החיים בצפון אמריקה ובדרומה ומזהירים טורפים על ידי הזזה נמרצת של קצה זנבם, המעוצב כמעין רעשן ומשמיע טרטור שפירושו – לא כדאי לך להתקרב, אני ארסי. חוקרים מאוניברסיטת צפון קרוליינה בארצות הברית בדקו אם הזזת הזנב הופיעה לפני האבולוציה של ה"רעשן", או רק בעקבותיה.

החוקרים בדקו 56 מיני נחשים, וגילו שהזזת הזנב מאפיינת את כל המינים השייכים לאותה משפחה כמו העכסנים – גם חסרי הרעשן – וכן מינים רבים ממשפחה אחרת. ככל שהנחש הנבדק היה קרוב יותר אבולוציונית לעכסנים, כך הזזת הזנב שלו הייתה קרובה יותר, בתדירות התנועה ובמשכה, לכשכוש הרעשן שלהם.

החוקרים הסיקו אפוא שהכשכוש אכן הקדים את הרעשן. הזזת הזנב התפתחה ככל הנראה כתגובה ללחץ, וטורפים החלו לזהות אותה כסימן אזהרה. בקבוצה מסוימת של נחשים התחוללו מוטציות שיצרו קשקשים גדולים ורעשניים על חלקו האחורי של הזנב, וכך הפך הסימן לבולט יותר, ובסופו של דבר התפתח הרעשן היעיל שאנו מכירים כיום.

ד"ר יונת אשחר

3. לצאת מהקופסית

קבוצת מדענים אמריקאית יצרה הדמיה של תהליך ההדבקה של תאים על ידי נגיפים. נגיפים מורכבים מחומר תורשתי – DNA או RNA – הסגור במעטפת חלבונית הנקראת קופסית (קפסיד). הנגיף נקשר לקולטנים על פני התא המודבק ומחדיר לתוכו את החומר התורשתי, הגורם לתא לייצר נגיפים חדשים.

כדי לבדוק כיצד החומר התורשתי יוצא מתוך הקופסית במהלך ההדבקה, חשפו המדענים ממברנה מלאכותית שהכילה קולטנים מתאי אדם לנגיפים מסוג coxsackievirus B3. מערכת זו אפשרה לחוקרים להפיק תמונות של תהליך ההדבקה ברזולוציה של אטומים בודדים, בשיטה הנקראת קריו-מיקרוסקופיית אלקטרונים. על סמך אלפי תמונות שצולמו מזוויות שונות, בנו החוקרים מודל תלת-ממדי של מבנה הקופסית. לפי מודל זה, בזמן ההדבקה נוצר בקופסית פתח באזור שבו היא נוגעת בקולטן שעל פני התא.

החוקרים מקווים כי הבנת תהליך הפתיחה של הקופסית תוביל לפיתוח תרופות אנטי-וירליות חדשות, שיפגעו בתהליך זה וימנעו הדבקה.

סימולציית מחשב חוזה תנועות חלבונים נגיפיים | תמונה: Science Advances

ד"ר רון וייס

4. שוברים את חוקי ההכחדה

בני האדם הצליחו לשנות את חוקי המשחק האבולוציוניים – כך עולה ממחקר שפורסם ב-Science. החוקרים סבורים שאנו עומדים על סף אירוע ההכחדה הגדול השישי במספר, בדומה לאירוע ההכחדה של הדינוזאורים. אך לראשונה בהיסטוריה, בעלי החיים הראשונים שיוכחדו הם החיות הגדולות ביותר באוקיינוסים.

אירועי ההכחדה הקודמים השפיעו בעיקר על בעלי חיים  ימיים קטנים, או שלא היו תלויים בגודל הגוף. מדוע אירוע ההכחדה הבא יהיה שונה? במילה אחת: האדם. טכנולוגיית הדיג המתפתחת מאפשרת לבני אדם להעמיק ללב האוקיינוסים, שם הם צדים את החיות הגדולות ביותר, הנמצאות בראש שרשרת המזון. הכחדת המינים הגדולים ביותר היא חסרת תקדים; חוקרים מתקשים לנבא את השפעתה, אך חוששים שתהיה הרסנית. החדשות הטובות הן שעדיין אפשר לעצור את התהליך. החוקרים קוראים לשינוי אמנות הדיג והציד ולהטיל הגבלות שיאפשרו לאוכלוסיות הדגים לחזור לקדמותן.

ד"ר בת חן וולף

5. אטומים של אשלגן מתארגנים במרחב

התיאוריה של מוליכי-על בטמפרטורות גבוהות (חומרים המוליכים חשמל ללא שום התנגדות בטמפרטורות גבוהות מטמפרטורת הרתיחה של חנקן נוזלי) אינה שלמה עדיין – אף שעברו יותר מ-30 שנה מאז שהתגלו לראשונה. מצב האלקטרונים בחומרים אלה קשה לחישוב ולניבוי, משום שמתרחשות בהם אינטראקציות מרובות המתחרות זו בזו, ויש להביא בחשבון תיאוריות ומודלים שונים.

כעת חוקרים נותנים לטבע לבצע את ההדמיה, בעזרת מערכת של לייזרים ואטומים קרים (המקוררים לטמפרטורות של פחות מ-1 קלווין, ולכן נמצאים ברמות אנרגיה נמוכות מאוד). זוהי מערכת קוונטית שבה האטומים הקרים מדמים את האלקטרונים. מערכת זו מאפשרת שליטה טובה במאפייני החומר, שקשה להשיגה במערכת המקורית.

במאמר שפורסם ב-Science, חוקרים מתארים כיצד הצליחו לצלם אטומים קרים של אשלגן ולחקור את פיזורם במרחב ואת המגנטיות שלהם. מצביה השונים של המערכת מלמדים על אינטראקציות שונות בין האטומים ועל מידת חשיבותם של מודלים תיאורטיים שונים בתיאור המצב. הבנת המערכת באמצעות הדמיה (סימולציה) מקרבת אותנו להבנת הפיזיקה של מוליכי-על בטמפרטורות גבוהות, ואולי אפילו ליצירת מוליכי-על בטמפרטורת החדר.

ד"ר אלה אוריון-לכמן