חדשות

המחקר הובל על ידי פרופ' יוסי יובל מבית הספר לזואולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז, מבית הספר סגול למדעי המוח ומוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט באוניברסיטת תל אביב וד"ר איה גולדשטיין, בעבר דוקטורנטית של פרופ' יובל וכיום חוקרת במכון מקס פלאנק בגרמניה. שותפים נוספים מאוניברסיטת תל אביב: פרופ' סיון טולדו מבית הספר למדעי המחשב, שינג צ'ן, ד"ר ערן עמיחי, וד"ר ארג'אן בונמן מבית הספר לזואולוגיה, ולי הרתאן מבית הספר סגול למדעי המוח. כמו כן השתתפו במחקר פרופ' רן נתן וד"ר יותם אורחן מהאוניברסיטה העברית ופרופ' איין קוזין ממכון מקס פלאנק בגרמניה.  המאמר פורסם בכתב העת Science.

המחקר החדשני, שארך 6 שנים, בוצע באמצעות מערכת עקיבה ייחודית המוצבת בעמק החולה, שמאפשרת מעקב אחר בעלי חיים קטנים מאוד בטכנולוגיה דמוית GPS. החוקרים עקבו אחר תעופתם של עטלפים זעירים שמשקלם 6 גרם בלבד, מהמין המכונה עטלפון לבן שוליים, שהוא למעשה היונק הקטן ביותר שהיה אי פעם במעקב  מסוג זה.

במסגרת המחקר לכדו החוקרים כ-60 עטלפים במושבה שלהם שבאזור עמק החולה, והרחיקו אותם כ-3 ק"מ מהמושבה, עדיין בתוך אזור המחיה המוכר להם. לכל עטלף הוצמד תג, ועיניהם של חלק מהעטלפים כוסו ברצועת בד, כך שלא יוכלו לראות בעת התעופה, אך יוכלו להסירה עם רגליהם לאחר שינחתו. בנוסף, השתמשו החוקרים בטכניקות לשיבוש זמני של חוש הריח והחוש המגנטי של העטלפים, וכך נוצר מצב בו הם יכולים למצוא את דרכם הביתה אך רק באמצעות הסונר. התברר שהעטלפים שבים למושבה שלהם ללא קושי.

בשלב השני בנו החוקרים מודל אקוסטי ממוחשב של הסביבה הטבעית של העטלפים בעמק החולה. פרופ' יובל: "מדובר במפה תלת-ממדית של השטח שבו מנווטים העטלפים, המשקפת את ההדים שהעטלף שומע בדרכו באמצעות הסונר. בדיקת מסלולי התעופה של העטלפים העלתה שהם בוחרים נתיבים שבהם ההדים מכילים מידע רב, שעוזר להם לנווט. לדוגמה, אזור של צמחייה, כמו שיחים ועצים, מחזיר הדים עם מידע רב יותר בהשוואה לשדה פתוח, ולכן העטלפים נוטים פחות לעוף מעל שדות. כמו כן מצאנו שכל אזור בשטח מתאפיין בהדים ייחודיים משלו, שנקלטים על ידי העטלפים. ממצאים אלה מחזקים את הסברה שלנו שהעטלף יודע בכל רקע נתון היכן הוא נמצא על פי ההדים. למעשה יש לו בראשו מפה אקוסטית של הסביבה המוכרת, הכוללת מגוון ציוני דרך קוליים אקטיביים (הדים), ממש כמו שלכל אדם רואה יש מפה ויזואלית של סביבת מגוריו".

^{פרופ' יוסי יובל}

המחקר הובל על ידי פרופ' ליהי אדלר-אברמוביץ מבית הספר לרפואת שיניים ע"ש מוריס וגבריאלה גולדשלגר באוניברסיטת תל אביב, וד"ר ליבנת אפריאט-ג'ורנו ממכון מחקר מיג״ל וממכללת תל חי, ובשיתוף פעולה בין צוותי המעבדות הכוללים את הדוקטורנט יואב דן, דויד גורביץ', ד״ר אופיר גרשוני ופרנצ'סקה נטי.  המחקר מומן על ידי משרד המדע ומשרד החלקאות, ופורסם בכתב העת ACS Applied Materials & Interfaces. 

שיטה חדשה לפירוק חומרי הדברה רעילים

מסבירה פרופ' אדלר-אברמוביץ: "מזהמים סביבתיים, בהם חומרי הדברה, מהווים כיום בעיה חמורה בכל העולם. הם מזהמים את הקרקע, וחמור מכך, בהיעדר טיפול הולם הם עלולים להגיע לקרקע חקלאית, למאגרי מים ולמי התהום ולזהם את המזון שלנו ומקורות המים החיוניים לקיומנו. במחקר זה ביקשנו לפתח שיטה יעילה וידידותית לסביבה שתפרק חומרים מזהמים לתוצרים בלתי מזיקים".

צוות המחקר בחר להתמקד בחומר הדברה הקרוי פאראוקסון - סוג של זרחן אורגני רעיל שפוגע במערכת העצבים, ונמצא כיום בשימוש בעיקר במדינות מתפתחות. בשלב הראשון הם ביקשו להשתמש באנזים MPH (מתיל פרתיון הידרולאז), השייך למשפחת אנזימים פוספוטריאסטרזות הנחקרות במעבדת אפריאט-ג׳ורנו,  בשל היכולת שלהם לפרק את קוטל החרקים ביעילות מאוד גבוה, אך תוצר הפירוק האנזימטי עדיין נחשב חומר רעיל. ד״ר אפריאט-ג׳ורנו מסבירה ״על מנת לאפשר פירוק של קוטל החרקים לחומרים לא רעילים נדרשנו לאתגר מורכב, המשלב אנזימים וחיידקים מהסביבה בעלי יכולת פירוק של תוצרי הלוואי הרעילים״. 

החוקרים מסבירים שהאנזים MPH מפרק את חומר ההדברה לשני תוצרי לוואי, אך אחד מהם, PNP (פארניטרו-פנול) נחשב גם הוא למזהם סביבתי, גם אם רעיל פחות. כדי לפרק גם את ה-PNP לתוצרים בלתי מזיקים, הם הוסיפו למערכת האנזימים חיידקים מסוג ארתרובקטר. מסבירה ד"ר ליבנת אפריאט-ג'ורנו: "ממחקרים בעבר עלה כי חיידקים אלה חיים בקרקע שזוהמה על ידי חומרי הדברה, ויכולים לפרק אותם ביעילות לחומרים לא רעילים. במחקר שלנו החיידקים פירקו את ה-PNP שנותר לאחר פירוק פאראוקסון, כך שבסופו של דבר כל תוצרי התהליך אינם רעילים וידידותיים לסביבה".

^{תהליך האנקפסולציה של האנזימים בתוך הננו-מבנים מבוססי הפטטידים וכן תהליך הפירוק המלא של הרעלן על ידי האנזימים והבקטריות (זכויות יוצרים - אוניברסיטת תל-אביב)}

ננו-קפסולות שיאריכו את חיי מדף של אנזימים

"אנזימים, שהם חלבונים, רגישים מאוד לכל שינוי בסביבתם, לכן חיי המדף שלהם לרוב קצרים, מה שפוגע ביכולת השימוש שלהם בתעשיות השונות. במחקר שלנו ראינו כי MPH מאבד לחלוטין את פעילותו כ-20 יום לאחר מועד ההפקה. כדי להגיע למוצר עמיד יותר, פיתחנו ננו-קפסולות פפטידיות ייעודיות שמאריכות את חיי המדף שלו, ועשויות מחומר מתכלה שיתפרק בסופו של דבר בטבע. הבדיקות העלו כי בתוך הקפסולות האנזים שומר על פעילותו זמן רב יחסית: כ-50% מהפעילות נשמרת גם כעבור ארבעה וחצי חודשים (132 יום)", מסביר יואב דן.

"במחקר שלנו פיתחנו מערכת משולבת של אנזימים המוגנים בתוך ננו-מבנים ומאפשרת את השילוב שלהם עם תרבית חיידקים טבעיים. מערכת זו מאפשרת  פירוק חומר הדברה רעיל לתוצרים בלתי מזיקים. חשוב לציין שהשיטה החדשה עושה שימוש אך ורק בחומרים מן הטבע – אנזימים, פפטידים וחיידקים, ללא חומרים מהונדסים שהשפעתם העתידית על הסביבה אינה ידועה. יתרה מכך, המערכת שלנו גמישה, וניתן לשלב בה אנזימים וחיידקים בעלי יכולות שונות, שיפרקו מגוון רחב של חומרים מזהמים. אנו מאמינים שהשיטה שלנו יכולה לשמש בסיס לפיתוח מוצרים ידידותיים ויעילים לניקוי מים או שטחי קרקע  מזוהמים – למען הסביבה, הבריאות, והחקלאות ברחבי העולם", מסכמת פרופ' אדלר-אברמוביץ'.