חדשות

המחקר נערך בהובלת ד״ר לידיה מקריגיאני (לשעבר פוסט-דוקטרנטית באוניברסיטת תל-אביב וכיום חוקרת באוניברסיטת לנקסטר באנגליה), בהנחייתו של פרופ׳ יאיר הרכבי, חבר סגל בחוג לאסטרופיזיקה בפקולטה למדעים מדויקים ע"ש ריימונד ובברלי סאקלר, ומנהל מצפה הכוכבים על-שם Wise במצפה רמון. במחקר השתתפו גם פרופ׳ אהוד נקר, ראש החוג לאסטרופיזיקה באוניברסיטת תל-אביב, והסטודנטיות סארה פארס ויעל דגני מקבוצת המחקר של הרכבי, לצד חוקרים בינלאומיים רבים. המחקר התפרסם בגיליון יולי של ה-Astrophysical Journal Letters.

^{פרופ' יאיר הרכבי וצוות המחקר}

כשחור שחור מסתפק ב"נישנוש"

צוות החוקרים מסביר כי במרכז כל גלקסיה גדולה שוכן חור שחור במסה של מיליוני על מיליארדי פעמים מסת השמש. גם במרכז שביל החלב שלנו ישנו חור שחור סופר-מאסיבי כזה, שזיכה את מגליו בפרס נובל לפיזיקה לשנת 2020. אך מעבר לזה שאנחנו יודעים שהם שם, לא ברור לנו איך ה'מפלצות' האלו נוצרות וכיצד הן משפיעות על הגלקסיות שבהן הן נמצאות. אחד האתגרים בהבנת חורים שחורים אלו הוא שהם, ובכן, שחורים. חור שחור הוא אזור במרחב בו הכבידה כל כך חזקה שאפילו אור לא יכול לברוח. את החור השחור במרכז שביל החלב גילו באמצעות התנועה של כוכבים סביבו. אך בגלקסיות אחרות, רחוקות יותר, אין לנו אפשרות לראות את התנועה הזו.

למרבה המזל, או חוסר המזל, תלוי מאיזו נקודת מבט מסתכלים, אחת לכ-10,000 עד 100,000 שנה, כוכב אחד יתקרב יותר מדי לחור השחור הסופר מאסיבי שבמרכז הגלקסיה שלו וייקרע לגזרים. חצי ממנו ״ייבלע״ על ידי החור השחור וחצי יועף החוצה. כאשר חומר נופל לעבר חור שחור, הוא מסתובב, בדומה למים שמתנקזים באמבטיה. רק שסביב חור שחור, מהירות הסיבוב של החומר מתקרבת למהירות האור, החומר מתחמם וקורן באור חזק שניתן לראות למרחקים עצומים. כך, כוכב חסר מזל שכזה ״מאיר״ למשך כמה שבועות או חודשים את החור שחור, ומספק הזדמנות חולפת לחקור את תכונותיו. 

אלא שהבזקי האור האלו לא התנהגו כמצופה. האור היה חיוור מהצפוי ובטמפרטורה נמוכה מהצפוי. אחרי כעשור של ניסיונות להבין מדוע זה כך, יתכן ש-AT 2022dbl סיפק את ההסבר. החזרה של אותו הבזק אור, באותו מקום, לאחר כשנתיים, מרמזת שלפחות ההבזק הראשון נבע מהתפרקות חלקית בלבד של הכוכב, כאשר רובו שרד וחזר למעבר (כמעט זהה) נוסף. כלומר, הבזקים אלו מתארים יותר ״נשנוש״ של החור השחור מאשר ״ארוחה״. 

"כעת השאלה היא האם נראה הבזק אור שלישי לאחר שנתיים נוספות, בתחילת 2026" אומר פרופ׳ הרכבי. "אם נראה הבזק שלישי זה אומר שגם השני היה רק פירוק חלקי של הכוכב, ואז אולי כל ההבזקים מהסוג הזה, שאנחנו מנסים להסביר כבר 10 שנים בתור פירוקים מלאים של כוכבים, הם בעצם לא מה שחשבנו. אם לא נראה הבזק שלישי אז יתכן שההבזק השני היה הפירוק המוחלט של הכוכב. המשמעות היא שפירוק חלקי של כוכב ופירוק מלא שלו על ידי חור שחור נראים כמעט בדיוק אותו דבר, אפשרות שנחזתה עוד לפני תגלית זו על ידי קבוצת המחקר של פרופ׳ צבי פירן באוניברסיטה העברית. כך או כך, נצטרך לשכתב את הפרשנות שלנו לאותם הבזקים, ואת מה שהם יכולים ללמד אותנו על המפלצות השוכנות במרכזי גלקסיות".

המחקר בוצע במעבדות הפקולטה למדעי החיים של פרופ' יוסי יובל מבית הספר לזואולוגיה ופרופ' לילך הדני מבית הספר למדעי הצמח ואבטחת מזון באוניברסיטת תל אביב, בהובלת התלמידים ד"ר רעיה זלצר וגיא זר אשל ובשיתוף עם חוקרים מהמכון להגנת הצומח במכון וולקני. המאמר פורסם בכתב העת eLife.

מחקר זה מהווה המשך לתגלית המרעישה שפרסמו אותם חוקרים לפני כשנתיים ואשר עוררה הדים רבים בעולם ולפיה צמחים המצויים במצוקה משמיעים קולות – בתדר שהוא מעל טווח השמיעה של האוזן האנושית (תדר על-קולי), אך נקלט על ידי בעלי חיים רבים. החוקרים: "התגלית פתחה פתח למחקר נרחב על התקשורת בין צמחים לבעלי חיים, ובמחקר הנוכחי התחלנו לבחון את הסוגיה."

פרופ' יובל מסביר: "לאחר שהוכחנו במחקר הקודם שצמחים משמיעים קולות, הערכנו שבעלי החיים המסוגלים לשמוע את הצלילים בתדרים הגבוהים המושמעים על ידי צמחים, עשויים להגיב לקולות אלו ולקבל החלטות בהתאם. באופן ספציפי, אנחנו יודעים שחרקים רבים, שמקיימים יחסי גומלים מגוונים עם עולם הצומח, מסוגלים לקלוט את קולות הצמחים ולכן ביקשנו לבחון אם הם אכן מבחינים בקולות ומגיבים אליהם."

פרופ' לילך הדני ופרופ' יוסי יובל

שיחות פרטיות בין עשים לעגבניות

פרופ' הדני: "בחרנו להתמקד בנקבות העש, שנוהגות להטיל את ביציהן על צמחים, כדי שישמשו מזון לזחלים לאחר שיבקעו. הנחנו שהנקבות מחפשות אתר הטלה אופטימלי, על צמח בריא שיוכל להזין היטב את הזחלים. אם כן, כשצמח מכריז בקולו שהוא מתייבש ומצוי במצוקה – האם הן יקשיבו להתראה ויימנעו מלהטיל עליו? כדי לבחון זאת ביצענו מספר ניסויים."

בניסוי הראשון ביקשו החוקרים לבודד את הרכיב הקולי משאר תכונות הצמח, כמו צבע וריח, ולכן הציבו בפני נקבות העש שתי קופסאות. באחת הקופסאות הוצב רמקול שניגן הקלטות של צמחי עגבנייה במצב התייבשות, בעוד שהשנייה נותרה שקטה. הנקבות גילו העדפה ברורה לקופסה 'הרועשת', שמבחינתן הייתה כנראה צמח חי (גם אם נתון במצוקה). המסקנה: העשות אכן קולטות ומגיבות לקולות המושמעים על ידי צמחים.

בהמשך כשהחוקרים נטרלו את איבר השמיעה של הנקבות, נעלמה ההעדפה והן בחרו בשתי הקופסאות במידה שווה – עדות לכך שההעדפה מבוססת באופן ספציפי על הקשבה לקולות, ולא על גירויים אחרים.

בניסוי השני הוצגו בפני הנקבות שני צמחי עגבנייה בריאים – אחד עם רמקול המשמיע קולות של צמח מתייבש, ואחד שקט. גם הפעם הן גילו העדפה ברורה – אך הפעם לצמח השקט, שקולות מצוקה אינם נשמעים ממנו ולכן כנראה משמש אתר הטלה טוב יותר.

בניסוי נוסף שוב הוצבו בפני הנקבות שתי קופסאות – אחת שקטה והשנייה עם עשים זכרים, שגם הם משמיעים קולות בתדר על-קולי בתדר דומה לצמחים. הפעם הנקבות לא גילו העדפה והטילו על שתי הקופסאות במידה שווה. מכך הסיקו החוקרים שבהחלטה היכן להטיל את ביציהן הן מגיבות באופן ספציפי לקולות שמשמיעים הצמחים – ולא לצלילים של זכרים למשל.

החוקרים מסכמים: "במחקר זה חשפנו עדות ראשונה לאינטראקציה קולית בין צמח לחרק. עם זאת אנו משוכנעים שזוהי רק ההתחלה. לאינטראקציה הקולית בין צמחים לבעלי חיים יש בוודאי עוד צורות רבות, ומגוון רחב של תפקידים. זהו שדה מחקר עצום ופתוח, עולם שלם שרק מחכה להתגלות."

המחקר נערך בהובלת סגן הנשיא למחקר ופיתוח באוניברסיטת תל אביב פרופ' דן פאר, מחלוצי פיתוח תרופות ה-mRNA בעולם וראש המעבדה לננו-רפואה, בית הספר שמוניס למחקר ביו-רפואי וחקר הסרטן בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז, לצדו היו שותפים צוות החוקרים מהמכון הביולוגי: ד"ר אורי אליה, ד"ר ינון לוי, ד"ר עמי ממרוד וד"ר עופר כהן מהמכון למחקר ביולוגי וכן צוות המעבדה של פרופ' פאר: ד"ר עידו קון, ד"ר ענבל חזן-הלוי והדוקטורנטית שני בן הרוש. המחקר פורסם על שער כתב העת היוקרתי Advanced Science.

חיסון ה-mRNA הראשון נגד חיידקים קטלניים

החיסון שפיתחו צוות החוקרים מהמכון הביולוגי ואוניברסיטת תל אביב הוא חיסון מבוסס mRNA שמובל באמצעות ננו-חלקיקים שומניים (ליפידיים), בדומה לחיסון נגד הקורונה. אלא שחיסוני mRNA יעילים נגד נגיפים כמו הקורונה, לא נגד חיידקים קטלניים כמו הדבר.

ד"ר אורי אליה מסביר: "נגיפים, או וירוסים, תלויים בתא חיצוני ("מארח"), כדי לחיות ולהתרבות. הם מדביקים את התא במולקולת רנ"א (mRNA), שמכילה הוראות ייצור לחלבוני הנגיף. כך, הנגיף משתמש בתא כמפעל לייצור העתקים של עצמו. בחיסון mRNA מסנתזים את המולקולה הזאת ועוטפים אותה בננו-מעטפת שומנית הדומה לקרום התאים בגוף האדם. כך, המעטפת חודרת לתא, התא מייצר את חלבוני הנגיף והמערכת החיסונית לומדת להכירו ולהתגונן מפניו במקרה של חשיפה לנגיף הממשי. חיידק זה סיפור אחר: החיידק מייצר לעצמו את החלבונים, הוא לא צריך אותנו לשם כך. ובגלל האבולוציה השונה של בני אדם וחיידקים, החלבונים שלו לא דומים בכלל לחלבונים שלנו".

בשנת 2023 פיתחו החוקרים שיטה מיוחדת לייצור החלבון החיידקי בתא האדם, באופן שבו מערכת החיסון מזהה אותו כחלבון אמיתי של חיידק, וכך לומדת להישמר מפניו. צוות המחקר הוכיח, לראשונה, כי ניתן לפתח חיסון mRNA  יעיל נגד חיידקים, ובחר בחיידק Yersinia pestis המחולל את דֶבֶר הבלוטות, מחלה שגרמה למגיפות קטלניות במהלך ההיסטוריה האנושית. בחיות מודל, הוכיחו החוקרים שניתן לחסן ביעילות מפני המחלה אחרי מנת חיסון אחת.

צעד ראשון לקראת חיסון עולמי נגד הדבר הנשימתי

"במחקר הקודם פיתחנו חיסון לצורה של מחלת הדבר שבה ההדבקה היא הדבקה דרך העור, למשל בנשיכת פרעוש. במחקר הנוכחי בחרנו ביעד שאפתני הרבה יותר: דבר נשימתי, שכשמו כן הוא מדבק מאדם לאדם וגורם למחלה נשימתית – ולכן גם קשה מאוד ליצור חיסון נגדו", מסביר פרופ' פאר וממשיך "מסיבה זו השתמשנו הפעם בשני חלבונים, שני אנטיגנים, ליצירת החיסון. את החיסון שלנו בדקנו על חיות מודל מכמה זנים, ומצאנו שאחרי שתי מנות חיסון אנחנו מגיעים ל-100% הגנה מפני הדבר הנשימתי: החיות שהודבקו בדבר לא חלו כלל. ההצלחה במחקר הנוכחי פותחת לנו דלת כעת גם לעולם של חיסונים מבוססים mRNA כנגד חיידקים קטלניים אחרים".

"מגפת הדֶבֶר, קטלה כשני שליש מאוכלוסיית אירופה בימי הביניים ("המוות השחור"), ועדיין מתפרצת מפעם לפעם בימינו, למשל במדגסקר, כך שהפוטנציאל למגפה עדיין קיים", אומר ד"ר אורי אליה ומסכם "מחולל המחלה הוא חיידק בשם Yersinia pestis, שאין נגדו חיסון מאושר במדינות המערב. החיידק הזה מדבק מאוד, וקטלני מאוד, ולכן מדובר באיום רציני. זאת ועוד החיידק הזה מעניין אותנו גם כחיידק פוטנציאלי הנמצא ברשימת החיידקים של טרור ביולוגי. אם אחד האויבים שלנו ינסה להשתמש בו נגדנו, אנחנו רוצים להיות מוכנים עם חיסון".