המדע של 2023

טכנולוגיות לריפוי גני - ההבטחה מתחילה להתממש?

ריפוי גני היא טכנולוגיה שבעזרתה ניתן לתקן גנים פגומים הגורמים למחלות גנטיות. נסיונות בריפוי גני החלו, ללא הצלחה רבה, כבר בשנות ה-90 של המאה הקודמת. אולם בעשור האחרון הטכנולוגיה השתכללה, בייחוד בעקבות השימוש במערכת קריספר לעריכה גנטית, ואנו מתחילים לראות עתה את מימוש ההבטחה. ממש בסוף שנת 2022 אישר מינהל המזון והתרופות בארצות הברית (FDA) טיפול גני ראשון למחלת המופיליה B, בה פגום אחד הגנים האחראי לקרישת דם. בטיפול משתמשים בנגיפים מהונדסים כדי להחדיר לתאי הכבד של החולה גן בריא, ובו הוראות לייצור גורם הקרישה החסר. 

הטיפול הזה מצטרף לטיפול הגני Skysona, שאושר לפני שנתיים לטיפול במחלה הגנטית אדרנולויקודיסטרופיה (Adrenoleukodystrophy) שפוגעת במערכת העצבים, והטיפול הגני Libmeldy, שאושר לפני 3 שנים לטיפול במחלה הגנטית לויקודיסטרופיה מטכרומטית. השנה אושר גם טיפול גני לפצעים הנגרמים במחלת תמס בועתי דיסטרופי של העור (Dystrophic Epidermolysis Bullosa). הטיפול, אשר ניתן כמשחה על גבי הפצעים, מכיל נגיף המכיל את הגן האחראי ליצירת קולגן 7a שחסר בחולים אלה. בבריטניה אושר טיפול ראשון באמצעות קריספר לחולי אנמיה חרמשית ובטא-תלסמיה. השנה דיווחנו גם על ניסויים קליניים מוצלחים לטיפול בילדי בועה שסובלים ממחלת כשל חיסוני חמור, ולסוג מסוים של ליקוי שמיעה בילדים. ניסוי ראשוני של טיפול גני בקופים לגמילה מאלכוהול וניסוי בעכברים לטיפול גני למחלת Neuronal Ceroid Lipofuscinosis (מחלה עצבית חשוכת מרפא) הראו תוצאות מעודדות. אלו הם רק מקצת הניסויים בחיות ובבני אדם שנערכים בימים אלו לטיפול במגוון מחלות גנטיות, ואנו צפויים לראות אישור של טיפולים גניים רבים נוספים בעתיד.

ריפוי גני היא טכנולוגיה שבעזרתה ניתן לתקן גנים פגומים הגורמים למחלות גנטיות. אילוסטרציה של ריפוי גני | Shutterstock, Science Project 101

אקלים שובר שיאים

נדמה כי משבר האקלים עלה מדרגה בשנה החולפת. שנת 2023 הייתה בעלת הטמפרטורה הממוצעת החמה ביותר מאז החלו המדידות ונשברו בה אינספור שיאי חום. האביב נפתח עם שורת גלי חום ימיים, והטמפרטורה החודשית של פני הים בעולם הייתה החמה ביותר בכל אחד מהחודשים מאז, בפער ניכר. גלי חום אלו סימנו את סיומו של אירוע אקלימי יוצא דופן המכונה לה-ניניה (La Niña), אשר במשך שלוש שנים האט את חימום העולם הנובע מגזי החממה שפלטנו. מאז החלה להתפתח בעוצמה התופעה ההפוכה, המכונה אל-ניניו (El Niño), אשר מחממת את העולם. הקיץ בחצי הכדור הצפוני אופיין בגלי חום קשים וממושכים במיוחד ברחבי העולם, ומאז חודש יוני כל החודשים רשמו ממוצע טמפרטורות חם יותר מהממוצעים החודשיים שנרשמו מאז החלו המדידות.

עליית הטמפרטורה ותנאי הבצורת הממושכים גרמו לשורת שריפות בעולם. ביערות קנדה התפשטו שריפות ענק חסרות תקדים, שכילו שטח השווה למחצית שטחה של גרמניה. אינספור קנדים פונו מבתיהם, והעשן פגע במיליוני אמריקאים. שריפות חריגות הכו גם אזורים כמו יוון והוואי. בנוסף, שטפונות קשים פקדו מדינות סביב הים התיכון, ביניהן לוב, ומדינות במזרח אפריקה. משבר האקלים החריף גם את אסונות הטבע הללו.

משבר האקלים פגע השנה בחייהם של אינספור אנשים בעולם ובמערכות אקולוגיות שלמות. הלבנת אלמוגים נרחבת עודנה מתרחשת בפלורידה ובאיי הבהאמה, והפשרת קרחונים קיצונית פוגעת במערכות האקולוגיות בקטבים ומעבר להם. ריכוז גזי החממה באטמוספירה גבוה כעת ב-50 אחוז ביחס לריכוזו טרם המהפכה התעשייתית, ועד שלא נעצור את עלייתו משבר האקלים רק ימשיך ויחריף.

טמפרטורת פני השטח בעולם השנה חרגה מכל מה שהכרנו, בפער. ממוצע הטמפרטורות העולמי לאורך חודשי השנה בשנים 1940 עד 2023, מבוטא ביחס לממוצע הטמפרטורות בשנים 1991-2020 | שירות שירותי האקלים קופרניקוס 

צעד קטן לחללית ענק

בשנת 2023 נרשמו לא מעט אירועים בתחום החלל, עם מספר שיא של שיגורים למסלול סביב כדור הארץ, מספר שיא של בני אדם בחלל, ההצלחה של הודו להנחית חללית ראשונה באזור הקוטב הדרומי של הירח, שיגור מוצלח ראשון של טיל המונע במתאן, ושיגור משימת Juice לצדק, עם ניסוי ישראלי. 

ואולם, אם ננסה להתבונן בראייה היסטורית ולחשוב מה הדורות הבאים יזכרו מהשנה הזאת, נראה שהאירוע שמאפיל על כל השאר הוא הצעדים הראשונים בשיגור הסטארשיפ (StarShip), החללית הענקית והמפכנית של חברת ספייס אקס. סטארשיפ מיועדת לממש את החזון של מייסד ספייס אקס, אילון מאסק (Musk), להנחית בני אדם על מאדים, ולכן שולבו בה שכלולים ויכולות שאין לשום חללית אחרת. היא בנויה מפלדת אל חלד, שמאפשרת שימוש חוזר פעמים רבות, בעלויות תחזוקה מינמליות; היא מונעת במתאן ובחמצן, חומרים שאפשר להפיק מהאטמוספרה של מאדים; יש לה שישה מנועים חזקים, ויכולת נחיתה אנכית; היא תוכל לשאת יותר בני אדם מכל חללית אחרת, ולפעול גם בתצורה של חללית אספקה או תדלוק. סטארשיפ משוגרת על גבי טיל ענקי ייעודי, בשם סופר-הבי (SuperHeavy). הגודל והעוצמה של המערכת צפויים להפוך אותה לשחקן מרכזי בתחום הטיסות לחלל, והיא כבר נבחרה להיות החללית שתנחית בני אדם על הירח בנחיתות המאוישות הראשונות של תוכנית ארטמיס של נאס"א. 

הניסוי הראשון בשיגור סטארשיפ בוצע באפריל השנה, אך החללית לא הצליחה להיפרד מטיל השיגור כמתוכנן, ושניהם הושמדו בפיצוץ יזום בלי להגיע לחלל. שבעה חודשים ויותר מאלף שיפורים ותיקונים לאחר מכן, שוגרה סטארשיפ לניסוי השני. הפעם היא הגיעה לחלל, אך הושמדה בפיצוץ עצמי לפני סוף הניסוי. ההתקדמות העצומה בין שני הניסויים, וההיכרות עם היכולות של ספייס אקס, מרמזות כי לא ירחק היום שבו טיסות סטארשיפ יהפכו לשיגרה, ויהפכו את החלל למקום הרבה יותר נגיש. 

סרטון מהשיגור השני של סטארשיפ:

חוקרים את סודות האבולוציה  

"דבר אינו הגיוני בביולוגיה אלא לאורה של האבולוציה" כתב חוקר האבולוציה תיאודוסיוס דובז'נסקי במאמר משנת 1973. למרות מעל 150 שנות מחקר, חוקרים רבים עדיין לומדים את צפונות התהליך שעומד בבסיס הביולוגיה. השנה התפרסמו כמה מחקרים ששופכים אור על תחומים שונים באבולוציה, מהתפתחות היצורים הרב-תאיים ועד להבדלים ביננו ובין השימפנזים. 

אחת התכונות שמבדילות בין יצורים חד-תאיים ליצורים רב-תאיים היא הגודל שלהם. גודלם של יצורים רב-תאיים מאפשר להם להגיע למקורות מזון מרוחקים ולתפוס נישות גידול שונות מאלו של החד-תאיים. השנה, חוקרים הצליחו לפתח במעבדה יצור רב תאי מתוך יצור חד-תאי, ובכך למדו רבות על העקרונות האבולוציוניים שמתארים היכן עובר הגבול בין אוסף של תאים עצמאיים, לאורגניזים רב-תאי אחד. 

אחת השאלות המעניינות בחקר האבולוציה היא כיצד נוצרו היצורים האיקריוטים – בעלי הגרעין. כדי לענות על שאלה זו יש חוקרים שמסתכלים על על-ממלכת הארכיאונים: קבוצה של חד-תאיים חסרי גרעין הנפרדת מהחיידקים. על-מערכה של ארכיאונים, האסגארדים, מראה דמיון מפתיע דווקא לתאים בעלי גרעין. 

מזה יותר ממאה שנה ידוע שגרעין התא באיקריוטים הוא-הוא זה המכיל את החומר התורשתי ומעביר אותו לצאצאים. אולם חוקרים ישראלים מצאו שישנן תכונות שאותן ניתן להוריש גם ללא הגרעין כלל. המחקר, שבוצע בתולעים, מתחיל לכוון את הפנס גם למנגנוני הורשה לא-קונבנציונליים. 

ולבסוף - במה נבדל האדם מן הקוף? שני מחקרים שיצאו השנה גילו איך באים גנים חדשים לעולם, ואיך דווקא פיסות DNA קטנות שנעלמו במהלך האבולוציה של האדם מסבירות חלק מההבדלים בינינו.

כדי להבין כיצד נוצרו היצורים האיקריוטים, יש חוקרים שמסתכלים על על-ממלכת הארכיאונים. אילוסטרציה של תא ארכיאון אסגרדי | © Margot Riggi, The Animation Lab, University of Utah

בגידת האקדמיה

הציפייה הבסיסית ביותר ממדענים היא נאמנות לאמת, מתוך ראייה ביקורתית ואובייקטיבית. אך השנה, אירועי השבת השחורה והמלחמה בעזה חשפו עד כמה המערכת המדעית – אנשי המדע עצמם, המוסדות האקדמיים והארגונים המקצועיים – היא פוליטית ונגועה בשטחיות, בדעות קדומות ואפילו באנטישמיות, בעיקר מכיוון השמאל הפרוגרסיבי.

הטבח של 7 באוקטובר היה פשע נגד האנושות, שכל אדם מוסרי חייב להזדעק ולגנות אותו ללא סייג. ואכן מוסדות רבים בעולם המערבי פרסמו תגובות חדות וברורות. אחרים גמגמו, ובכלל זה כמה מהאוניברסיטאות הגדולות והחשובות בארצות הברית, כמו הרווארד, קולומביה וברקלי. שוב ושוב שמענו "הבעות צער" לא מפורשות "על המצב ההומניטרי במזרח התיכון", עם רטוריקה מאזנת שלא מבחינה בין רוצח לקורבן. לפעמים אף לא הזכירו את החמאס, משל היה זה אסון טבע ולא טבח מעשה ידי אדם.

האוניברסיטאות נכשלו גם בתגובתן הרפה למעשים אנטי-ישראליים ואנטישמיים שנעשו בשטחן. ההנהלות סירבו להתייחס לקריאות להשמדת ישראל שנשמעו בהפגנות פרו-פלסטיניות בקמפוסים; הן לא הגיבו כשסטודנטים יהודים וישראלים התלוננו על תחושת פחד – כולל הסטודנטים היהודים ממכללת קופר בניו יורק שחולצו בידי המשטרה מהספרייה המוקפת מפגינים זועמים. וכשמרצה באוניברסיטת ברקלי הציעה נקודות זכות לסטודנטים שישתתפו "בהפגנה נגד הכיבוש", האוניברסיטה אומנם תיקנה את המטלה אך לא נקטה צעדים משמעתיים נגד המרצה. ליקוי המאורות הגיע לשיאו כשבשימוע בקונגרס, הנשיאות של הרווארד, MIT ואוניברסיטת פנסילבניה לא היו מוכנות להסתייג באופן מפורש אפילו מקריאות (היפותטיות) לרצח יהודים.

השבר לא פסח גם על כתבי עת מדעיים, שחלקם פרסמו מאמרי דעה אנטי-ישראליים רצופי אי-דיוקים ואפילו שקרים. הגדיל לעשות כתב העת הבריטי לרפואה (BMJ), שפרסם מאמר המאשים את ישראל בטבח בבית החולים אל-אהלי, שבפועל נפגע מרקטה שירה הג'יהאד האסלאמי. המאמר כלל האשמה יותר ממרומזת כלפי ישראל בפגיעה מכוונת באנשי רפואה, טענות על קולוניאליזם, דיכוי "פלסטין הכבושה", ואף לא מילה אחת על החמאס.

ממול, לצד מחאות הסטודנטים היהודים, ראינו בשלושת החודשים האחרונים צונאמי של מכתבים ועצומות של מדענים ורופאים ישראלים, שביקשו לפקוח את עיני הארגונים המקצועיים שלהם ושאר הגורמים שהציגו תמונה מוטה ומגמתית של הסכסוך. לחץ נוסף הפעילו תורמים יהודים וישראלים, כמו קרן וקסנר שביטלה שותפות של 35 שנה עם הרווארד, ורון לאודר שאיים לעצור את תרומותיו לאוניברסיטת פנסילבניה אם לא תגביר את מאמציה נגד האנטישמיות. ואכן, אט-אט מורגשת תזוזה מסוימת במדיניות האוניברסיטאות, במיוחד מאז השימוע המתוקשר בבית הנבחרים.

את ההשלכות ארוכות הטווח קשה לחזות. הניסיונות הגלויים להכריז על חרמות אקדמיים על ישראל הם תופעה שולית גם כיום, אך קיים חשש שאם מעמדה של ישראל באקדמיה יידרדר, חוקרים מישראל ימצאו את עצמם מוזמנים פחות לכנסים, נותנים פחות הרצאות אורח ומתקשים יותר לפרסם מאמרים ולזכות בתקציבי מחקר. עלינו לקוות שהמאבקים על דמותה הפוליטית של האקדמיה לא יתגלו כמלחמה על עתידו של המדע בישראל.

לקט אירועים מהקמפוסים בארצות הברית:

התקדמות בדרך למחשוב קוונטי 

בשנת 2023 הייתה עוד התקדמות מבטיחה בתחום המחשוב הקוונטי, אחד הנושאים החמים ביותר בתחום מחקר הפיזיקה, שגם יוצא ממעבדות האוניברסיטאות למסדרונות תעשיית הטכנולוגיה. במהלך השנה פורסמו אלפי מחקרים שעוסקים בהיבטים השונים הנוגעים ליצירת מחשב קוונטי שימושי, גם מצד החומרה הקוונטית וגם מצד התוכנה.

השנה מסתיימת עם הודעה דרמטית של חברת החומרה IBM, על השקת מעבד קוונטי עם למעלה מאלף קיוביטים – שהן יחידת החישוב הבסיסית של מחשבים קוונטיים, באנלוגיה ל"ביט" (סיבית, בעברית) במחשב רגיל. מדובר בקפיצת מדרגה, שבה IBM שוברת את השיאים הקודמים שקבעה - מעבדים עם 127 ו-433 קיוביטים בשנתיים הקודמות.

למספר הקיוביטים במעבד חשיבות רבה בקביעת יכולות החישוב, אבל לא פחות חשוב הוא מנגנון תיקון השגיאות. מעגלים קוונטיים הם מטבעם מרובי שגיאות, עקב החשיפה של המצבים הקוונטיים העדינים לרעש הסביבתי. חזית המחקר כיום עוסקת, לצד הרחבת מספר הקיוביטים, בפיתוח שיטות מתקדמות לתיקון שגיאות. מסיבות אלה, תקופה זו נודעת בקהילה כ"עידן הקוונטי הרועש בגודל בינוני" (Noisy intermediate scale quantum era). ההתמקדות היא ביצירת מחשבים בעלי מאות עד אלפי קיוביטים בודדים, עם מנגנוני תיקון שגיאות שיהפכו אותם בכל זאת לכלים שימושיים.

המעבדים המובילים בעולם, כמו אלו של IBM וגוגל, מבוססים על מעגלים על-מוליכים. החודש צוות חוקרים וחוקרות מארצות הברית דיווחו על מעבד מבוסס על מערכים דו-מימדיים של אטומים בודדים, שנשלטים על ידי לייזרים באמצעים אופטיים משוכללים, כאשר כל אטום מתפקד כקיוביט. היתרון של גישה זו היא הפוטנציאל הרב להסתלמות (Scalability), שהיא היכולת להוסיף עוד ועוד קיוביטים על מנת לשכלל את המעבד.

בנוסף לכך, בשנת 2023 ראינו גידול ניכר במעבר של טכנולוגיות מחשוב קוונטי ממעבדות המחקר האקדמיות למעבדות תעשייתיות של חברות ענק כגון גוגל, אמזון ו-IBM. במקביל נמשכת הגדילה במספר חברות הזנק (סטרטאפים) בזכות השקעות מרובות, ביטוי לאמון של שוק ההון בפוטנציאל של מחשב קוונטי שימושי. חברות אלה עוסקות גם בצדדים החומריים של מחשב קוונטי, כמו הרכיבים הקוונטיים מהם מייצרים את הקיוביטים, וגם בהיבטים שונים של האלגוריתמים והתוכנה שיפעילו את המחשבים הללו.

בשנת 2023 ראינו גידול ניכר במעבר של טכנולוגיות מחשוב קוונטי ממעבדות המחקר האקדמיות למעבדות תעשייתיות של חברות ענק כגון גוגל, אמזון ו-IBM. מחשב קוונטי | Shutterstock, Bartlomiej K. Wroblewski

המוליך שלא היה

לא בכל יום מחקר פיזיקלי הופך להיות ויראלי, אבל במהלך יולי ואוגוסט 2023, זה היה המצב. ב-22 ביולי קבוצת מדענים קוריאנית פרסמה גרסה ראשונית למאמר הטוען לגילוי של חומר מוליך על בטמפרטורת החדר. מוליכי על הם סוג מיוחד של חומרים, שיכולים להוליך חשמל ללא כל התנגדות. לתכונה הזו יש שימושים רבים ומעניינים: ההתנגדות האפסית מאפשרת לנו להעביר בהם זרמים גבוהים וכך לייצר מגנטים חזקים במיוחד, כפי שעושים כיום במכשירי MRI; מוליכי על דוחים שדות מגנטיים, וניתן להשתמש בתכונה זו לטובת ריחוף מגנטי; והם אף עשויים לשמש בבניית מחשבים קוונטיים. הבעיה היא שחומרים נוטים להיות מוליכי על רק בטמפרטורות נמוכות במיוחד - עד כדי כך שחומר נחשב "מוליך על בטמפרטורה גבוהה" אם הוא מוליך על בטמפרטורה של 196- מעלות צלזיוס. במשך עשורים, פיזיקאים ברחבי העולם מנסים לגלות חומר שיהיה מוליך על בטמפרטורת החדר, וכך יאפשר את מימוש הפוטנציאל הגדול של מוליכי על. 

לכן, כשהמדענים הקוריאנים הכריזו כי החומר שגילו, שזכה לכינוי LK-99, הוא מוליך על בטמפרטורת החדר ואפילו בטמפרטורות גבוהות הרבה יותר, ההודעה התקבלה בהתרגשות רבה - כמו גם בכמות גדולה של ספקנות מצד מדענים רבים בתחום. באמצעות תיעוד מפורט של תהליך ייצור החומר שסיפקו המדענים הקוריאנים, מעבדות ברחבי העולם החלו במאמץ לנסות ולשחזר את תוצאות המחקר. תוך כחודש התגבש קונצנזוס: אין ראיות  מספקות לכך ש-LK-99 הוא מוליך על בטמפרטורת החדר. למעשה, נראה כי החומר הוא מבודד די טוב. ככל שהזמן חלף, והראיות נגד הולכת על בחומר הצטברו, התברר כי גם תהליך המחקר והפרסום שלו היו נגועים בדרמה: היו מחלוקות בין החוקרים, שהסתכמו בפרסום המחקר ללא הסכמה של כלל הכותבים שלו.

הפרשיה המדעית נגמרה ברובה, אבל הקהילה המדעית נותרה עם שאלות סוציולוגיות ותרבותיות: מדוע דווקא מאמר זה הפך לויראלי, מתוך מאמרים רבים בעלי טענות דומות המתפרסמים בכל שנה, וזוכים ברובם להתעלמות? האם הויראליות תרמה לעבודה המדעית או פגעה בה? האם המחקר המדעי נתרם מכך שהוא מתועד בזמן אמת, באופן פתוח, באינטרנט? או שמא עדיף שהוא יתבצע, כפי שהיה נהוג בעבר, בפרטיות, ויפורסם רק לאחר ביקורת עמיתים? כל אלו שאלות שילוו אותנו בשנה הבאה, ובוודאי גם אחריה.

כיום מוליכות על-מתקיימת רק בטמפרטורות נמוכות מאוד - ונראה שגילוי החומר החדש לא משנה את זה. מוליך-על מקורר מרחף מעל מגנט | צילום: Pete Hansen, Shutterstock

מגלים את אמריקה

ב-2023, הבנו שישוב אמריקה התרחש הרבה יותר מוקדם ממה שפעם חשבנו. 

בעבר היה לנו סיפור מסודר ויפה על הגעת בני האדם הראשונים לאמריקה: לקראת סוף תקופת הקרח האחרונה, לפני כ-13 אלף שנים, הגיעו אנשים ממזרח סיביר לאלסקה, דרך האזור שהיום הוא מיצר ברינג. פני הים היו אז נמוכים הרבה יותר, וגשר יבשתי בשם ברינגיה חיבר בין אסיה לצפון אמריקה. מאזור אלסקה נדדו אותם אנשים דרומה, דרך מסדרון נקי מקרח שנפתח על מורדות הרי הרוקי, והגיעו לאזור שהיום הוא ארצות הברית – שם נמצאו לא מעט אתרים שמתוארכים לתקופה זו.

אלא שבשנים האחרונות נחשפו יותר ויותר ראיות לכך שבני האדם הגיעו ליבשת אלפי שנים לפני כן. מאמר שהתפרסם ב-2019 הציג ממצאים להתיישבות בצ'ילה לפני כ-19 אלף שנים, וב-2020 טענו חוקרים שכלי אבן שנמצאו במקסיקו הושארו שם כבר לפני כ-30 אלף שנים, אם לציין רק שניים מהאתרים. עם זאת, היו לא מעט חוקרים שלא השתכנעו: חלקם הטילו ספק בתיארוכים, אחרים לא היו משוכנעים שהממצאים מראים בהכרח על נוכחות אנשים.

בשנה האחרונה התפרסמו עוד מחקרים ועוד ממצאים שחיזקו את הטענה להגירה מוקדמת לאמריקה. ביניהם היו תליונים עשויי עצם עצלן שנמצאו בברזיל ותוארכו לכ-25 אלף שנים לפני זמננו, וטביעות רגל של בני אדם בניו-מקסיקו, מלפני לפחות 21 אלף שנים. קיומן של הטביעות הללו התפרסם לראשונה כבר ב-2021, אך אז טענו חוקרים רבים שהתיארוך עלול להיות שגוי. במאמר שפורסם השנה מפרטים החוקרים שלוש שיטות תיארוך שונות, שכולן הובילו לאותה מסקנה. נראה שאין מנוס מהמסקנה שבני האדם אכן גילו את אמריקה מוקדם משחשבנו.

עדיין לא ברור איך הגיעו בני אדם לחלקים הדרומיים יותר של צפון אמריקה בתקופה כה מוקדמת, שכן המסדרון הנקי מקרח היה סגור אז. חלק מהחוקרים סבורים שהם היגרו לפני השיא האחרון של תקופת הקרח, שהחל לפני כ-26 אלף שנים, וניצלו מסדרון מוקדם יותר בין משטחי הקרח. 

בשנה האחרונה התפרסמו עוד מחקרים ועוד ממצאים שחיזקו את הטענה להגירה מוקדמת לאמריקה, ביניהם תליונים עשויי עצם עצלן שנמצאו בברזיל ותוארכו לכ-25 אלף שנים לפני זמננו. כמה מעצמות העצלן המעובדות | מתוך מאמר המחקר

חלון חדש לאסטרונומיה כבידתית

השנה התרחשה פריצת דרך נוספת בחקר החלל, לאחר 15 שנים בהן מאות מדענים משיתוף הפעולה הצפון-אמריקאי ננוגרב (NANOGrav), עמלו על מדידה מהפכנית. המדענים מדדו לראשונה גלים כבידתיים ארוכים במיוחד, אשר מגיעים מכל רחבי היקום ושוטפים את הגלקסיה שלנו. מדובר ב״סימפוניה״ של גלים רבים שנוצרו ממקורות שונים - כנראה בעיקר מהתמזגות של חורים שחורים על-מסיביים, בעלי מסה הגדולה פי מיליארד מזו של השמש.

גלים כבידתיים נוצרים מאירועים קיצוניים כאלו, ומתקדמים במהירות האור תוך מתיחה וכיווץ של המרחב והזמן באופן מחזורי. מדידה שלהם מאפשרת לחקור את האירועים הקיצוניים שיצרו אותם, ולבחון השערות שונות. הרחבת תחום התדירויות של גלי הכבידה שאנו מסוגלים למדוד הרחיבה גם את מגוון התופעות שאנו יכולים לחקור.

גלאי LIGO היו הראשונים למדוד גלים כבידתיים עוד ב-2016, והם חושפים מידע ייחודי על חורים שחורים ותהליך המיזוג שלהם. המדידה השנה דרשה ״גלאי״ אדיר מימדים הבנוי מעשרות כוכבים מסוג פולסארים. הם נמצאים במרחקים של מאות עד אלפי שנות אור מאיתנו, בכיוונים שונים. הפולסארים מסתובבים ופולטים אלומות קרינה אשר נראות מכדור הארץ כהבהוב מהיר, קבוע ומדויק. כאשר גל כבידתי מכווץ או מרחיב את המרחב-זמן ביננו לבין פולסאר, הדבר משנה מעט את קצב הגעת האותות אלינו. מדידה של שינוי קצב האותות מכמה פולסארים במקביל אפשרה למדענים למדוד את הגלים הכבידתיים הארוכים.

הסימפוניה הקוסמית של הגלים הכבידתיים - סרטון קצר על המחקר והתגלית (באנגלית):

כלי הנשק במלחמה בין החיידקים לנגיפים 

נגיפים הם טפילים שזקוקים לתאים של יצורים אחרים כדי להתרבות. בקטריופאג'ים הם נגיפים מסוג מיוחד - הם מדביקים חיידקים ומתרבים בהם. החיידקים, מצידם, פיתחו כלי הגנה משוכללים כדי להתגונן מפניהם. הכלים הראשונים שגילינו אצל החיידקים היו אנזימי הגבלה, ולמדנו להשתמש בהם לצרכינו במעבדה. בעשור האחרון הגיעה לקדמת הבמה מנגנון נוסף, מערכת החיסון הנרכשת של החיידקים, שמכונה מערכת קריספר. אך זה לא הסוף: בשנים האחרונות גילו חוקרים עוד עשרות רבות של מנגנוני הגנה. נכון להיום מדובר על כ-150 מערכות שונות, כשלכל חיידק יכולים להיות מספר מנגנוני הגנה שונים. 

גם זה כנראה רק קצה הקרחון. לדוגמה, עד היום היה מוכר מספר מצומצם של מערכות קריספר שונות, אך מחקר חדש של פנג זאנג (Zhang), שזכה בפטנט על קריספר, מצא לפחות 188 מערכות קריספר חדשות. הנגיפים, מצידם, אינם נשארים חייבים. מספר מערכות נגיפיות נגד מערכות ההגנה החיידקיות כבר נמצאו בעבר, כשאחת התגליות האחרונות עליה דיווחנו כאן היא מערכת אנטי-קריספר מבוססת RNA. 

פרופ' רותם שורק ממכון ויצמן מצא ארבעה מנגנוני הגנה של הנגיפים נגד שלוש מערכות הגנה חיידקיות שהתגלו בשנים האחרונות. בשיחה איתו הוא מספר שזוהי רק ההתחלה, וככל הנראה מספר מערכות הנגד שפיתחו הנגיפים גדול בכמה מונים ממספר מערכות ההגנה של החיידקים. מלבד העניין הבסיסי בהבנת הביולוגיה של מיקרואורגניזמים, התקווה היא שאחת או יותר ממערכות ההגנה החדשות יוכלו לשמש אותנו בהנדסה גנטית, ויהפכו לדבר החם הבא אחרי קריספר. בנוסף, למחקר עשויה להיות משמעות עוד יותר מעשית: הוא עשוי לעזור לנו להכיר גם מנגנוני נגד בנגיפים שתוקפים אותנו, ובכך לפתח תרופות אנטי-נגיפיות חדשות, או להבין טוב יותר את מנגנוני ההגנה של התאים שלנו, כגון החלבון וייפרין.