המענק היוקרתי מוענק לחוקרים בעלי רקורד של הישגי מחקר משמעותיים ב-10 השנים האחרונות

מחקר
צוות בינלאומי, שכולל קבוצת חוקרים מאוניברסיטת תל אביב, זיהה חור שחור ראשון, Gaia BH1, שנמצא במרחק של 1500 שנות אור מכדור הארץ
החללית Gaia שוגרה ע"י סוכנות החלל האירופית ב-2013 ומאז היא מנטרת באופן קבוע את המיקום של למעלה ממיליארד כוכבים בגלקסיה שלנו בדיוק חסר תקדים. ארגון הכולל כמה מאות מדענים ברחבי אירופה (כולל ישראל), מעבד את הנתונים המגיעים מהחללית ומנגיש אותם לשימוש הקהילה המדעית כולה. אחד הצוותים, ובהם קבוצת מחקר של אוניברסיטת תל אביב בהובלתו של פרופ' (אמריטוס) צבי מזא"ה מבית הספר לפיזיקה ולאסטרונומיה, מתמקד במחקר של כוכבים כפולים המתגלים מתוך נתוני החללית. לאחרונה פרסם הארגון רשימה של יותר מרבע מיליון כוכבים כפולים שאחד מבני הזוג הוא חור שחור – אובייקט שמיימי מן הנדירים ביקום, החג סביבם, בהם חור שחור שנמצא במרחק 1500 שנות אור מכדור הארץ.
צוות החוקרים מאוניברסיטת תל אביב, שכולל גם את ד"ר סהר שחף (הנמצא כעת במכון וויצמן), ד"ר שמחון פייגלר וד"ר דולב בשי, פיתח טכניקה לזיהוי כוכבים כפולים שאחד מבני הזוג הוא חור שחור. קשה מאוד לגלות חורים שחורים, מפני שהאור איננו יכול להבקיע את כוח המשיכה החזק שבסביבתו של החור השחור. כאשר חור שחור "דומם" כזה נמצא במערכת זוגית עם כוכב רגיל, משתמשים בתנועת הכוכב הנראה כדי למדוד את המסה של בן הזוג הבלתי נראה ולהוכיח שזהו אכן חור שחור. בשנים האחרונות פורסמו מספר הצעות לזיהוי חורים שחורים דוממים במערכות זוגיות, אבל בכל המקרים התעוררו שאלות קשות שערערו את אמינות הזיהוי.
הנתונים של גאיה שפורסמו לאחרונה איפשרו לזהות מספר קטן של כוכבים שתנועתם על פני מישור השמיים מעידה על קיומו של חור שחור דומם כבן זוג. לפני חודשים אחדים גילה צוות בינלאומי, שכולל את קבוצת המחקר מאוניברסיטת תל אביב, חור שחור ראשון, Gaia BH1, שנמצא במרחק של 1500 שנות אור. תצפיות ייעודיות מן הקרקע שנערכו באינטנסיביות בחודשים האחרונים אישרו כעת את קיומו של Gaia BH2, חור שחור שני הנמצא במרחק של כ-4000 שנות אור. שני החורים השחורים כבדים (כל אחד) פי 10 מן השמש שלנו.
"זהו גילוי מרגש", אומר פרופ' צבי מזא"ה. "השילוב הראשון מסוגו בין התצפיות מן הקרקע, לבין נתוני החללית, מוכיח מעל לכל ספק שגילינו שני חורים שחורים דוממים. הקירבה היחסית שלהם אלינו מראה כי מספרם של החורים השחורים הדוממים בחלל הוא גדול, והנתונים של החללית הממשיכים לזרום יביאו לגילויים של אובייקטים רבים כאלה, כפי שאכן ציפו עבודות תיאורטיות שונות. אני גאה שקבוצת המחקר שלנו זכתה להשתתף בעיבוד הנתונים של גאיה, ואחר כך במעקב אחרי המועמדים שהתגלו, שילוב ראשון מסוגו שהביא לזיהויים של שני חורים שחורים קרובים יחסית. אני מקווה שהגילוי יוביל להבנה מעמיקה על אופן ההיוצרות של מערכת כפולות כאלה, תהליך שפרטיו אינם מובנים כרגע".
מחקר
6 מתוך 10 ילדים שהוריהם מגבילים את העישון למרפסת או לחצר נמצאו בסיכון לנזקי עשן הטבק
הורים רבים חושבים שהם מגינים על ילדיהם בכך שהם מעשנים במרפסת או בסמוך לחלון החדר. אבל מחקר חדש של אוניברסיטת תל אביב קובע כי בניגוד לדעה הרווחת של אותם הורים, הגבלת העישון למרפסת אינה מונעת את החשיפה של רוב הילדים לנזקי עשן הטבק.
במחקר ייחודי בדק צוות החוקרים הימצאותן של שאריות ניקוטין בשיער של ילדים להורים שמעשנים. בקרב הורים שמקפידים לעשן במרפסת או מחוץ לבית ("עישון מרפסת"), הממצאים מדאיגים ביותר: בקרב 6 מכל 10 ילדים שנבדקו נמצאו שאריות ניקוטין בשערם.
החוקרים מדגישים: "במציאות הישראלית יש לראות במרפסות הביתיות חלק מסביבת הבית. עישון ליד החלון או במקום אחר מסוים בבית לא מגן על רוב הילדים מחשיפה. ההמלצות שלנו הן חד משמעיות: כדי להפחית את החשיפה של ילדים לעשן טבק - יש להימנע לחלוטין מעישון בטווח של 10 מטרים מהבית. כמו כן, באזורים פתוחים יש לשמור על מרחק שלפחות 10 מטרים מהילדים".
המחקר נערך בהובלתה של פרופ' לאה רוזן מבית הספר לבריאות הציבור בפקולטה לרפואה ע"ש סאקלר. כמו כן, השתתפו במחקר פרופ' דוד צוקר מהמחלקה לסטטיסטיקה ומדעי הנתונים, האוניברסיטה העברית, ירושלים, ד"ר שאנון גרבלי מהמחלקה לפסיכולוגיה, אוניברסיטת ווטרלו, קנדה, ד"ר מיכל ביתן מהמחלקה למדעי המחשב, המכללה למנהל, ד"ר אנה רול מהמחלקה לבריאות והנדסה סביבתית, בית הספר לבריאות הציבור של ג'ונס הופקינס בלומברג, בולטימור וד"ר ויקי מאיירס ממכון גרטנר לאפידמיולוגיה ומחקר מדיניות בריאות, המרכז הרפואי שיבא. המחקר פורסם בכתב העת: International Journal of Environmental Research and Public Health
במסגרת המחקר, צוות החוקרים בדק את רמת החשיפה לעשן טבק אצל ילדים באמצעות סמן ביולוגי המודד את הימצאותו של ניקוטין בשיער, מה שמצביע על חשיפה מצטברת לעשן טבק במשך מספר חודשים. ניתוח הנתונים הראה כי בקרב משפחות מעשנות שהגבילו את העישון למרפסת או בחוץ, ולא עישנו בתוך הבית, 62% מהילדים נחשפים לעשן טבק.
יצויין כי בשלב הראשון של המחקר (שפורסם לפני כשנתיים), צוות החוקרים בדק באופן כללי הימצאותן של שאריות ניקוטין בקרב ילדים להורים מעשנים, ואז נמצא כי 70% מהילדים של הורים מעשנים חשופים לעישון כפוי. כעת כאמור, החוקרים בדקו את הנושא גם בפילוח למקום העישון והנתונים כאמור חמורים ביותר.
"ממצאי המחקר החדש שבים ומחדדים את מה שאנחנו אומרים כבר שנים רבות, שעישון מחוץ לבית, גם כשהדלתות והחלונות סגורים היטב, אינו מגן לחלוטין על ילדים מפני חשיפה לעשן טבק", אומרת פרופ' רוזן. "במקרים רבים, המרפסות בארץ צמודות לאזורי המגורים, דבר שמאפשר לעשן להיסחף מאותם אזורים אל פנים הבית. ההורים מאמינים בטעות שהמרפסת מציעה מקום 'בטוח' לעשן. בפועל, הילדים עלולים להיות חשופים באופן ישיר כשהם יוצאים למרפסת ומישהו מעשן שם, וגם בתוך הבית מתסחיף העשן. בנוסף, העשן נספג בסביבה: בריהוט, בקירות או בשטיחים ונפלט לאט לאט לתוך האוויר במשך שבועות או חודשים. הוא נספג בגוף דרך בליעה או דרך העור, במיוחד בקרב תינוקות וילדים קטנים. כמו כן, הורים מעשנים מעבירים את הרעלים מעשן הטבק על גופם: על הידיים, בשיער, על הבגדים ולכן רצוי לצחצח שיניים, לשטוף ידיים ולהחליף בגדים לאחר עישון ולפני מגע עם ילדים".
פרופ' רוזן מציינת כי מידע חדש זה רלוונטי ישירות גם לנושא עישון שכנים, שנדון בימים אלה בבית המשפט העליון. העתירה נגד משרדי הסביבה, הבריאות והפנים מבקשת להתייחס לעישון החודר לדירות כאל מפגע סביבתי, טענה הנתמכת בהגדרת מפגע סביבתי בחוק אוויר נקי, בחוק מניעת מפגעים, ובחוק העונשין.
"תוצאות המחקר הזה מראות כי בקרב משפחות מעשנות, הגבלת העישון למרפסת אינה מגינה על מרבית הילדים מפני חשיפה לעשן טבק. לכן, גישתו של משרד הבריאות אינה מגינה על ילדי המעשנים, ובנוסף פוגעת גם בשכנים. אנו מבקשים ממשרד הבריאות לשקול מחדש את עמדתו לאור ממצאים אלו", אומרת פרופ' רוזן ומסכמת: "מדינת ישראל חייבת להציב את נושא הפחתת העישון בקרב הורים כיעד לאומי ולהשקיע בנושא את המשאבים הראויים. לצערי, בכל מה שקשור לעישון, ישנן הרבה תפיסות שגויות בציבור לגבי מתי ואיך החשיפה מתרחשת. 85% מעשן הטבק לא נראה וחוש הריח שלנו אינו בהכרח אמין. על כן הורים רבים סוברים בטעות שהם מגינים על ילדיהם ובפועל הם חושפים אותם לסכנות בריאותיות משמעותיות. כחברה עלינו להקפיד לשמור על האזרחים ולהרחיק את כולם מסכנות עשן הטבק, במיוחד ילדים תינוקות, נשים בהריון ואוכלוסיות מוחלשות".
מחקר
הקולות מושמעים בתדר שמעל טווח השמיעה האנושי ובעיקר כשהצמח נמצא במצוקה
בזמן שדיברתם לעציצים שלכם וחשבתם שהם לא משמיעים קול, מסתבר שהם למעשה פטפטנים לא קטנים, במיוחד כשהם ממש מחכים שתשקו אותם. חוקרים באוניברסיטת תל אביב הצליחו לראשונה בעולם, להקליט ולנתח קולות ברורים המושמעים על ידי צמחים, בתדרים גבוהים שהאוזן האנושית אינה מסוגלת לקלוט. החוקרים: "מצאנו שצמחים משמיעים קולות בעיקר כשהם נמצאים במצוקה, ולכל צמח ולכל סוג של מצוקה יש צליל אופייני הניתן לזיהוי. קולות הצמחים נשמעים כמעין קליקים, כמו פופקורן, בווליום דומה לדיבור אנושי אבל בתדרים שמעל טווח השמיעה האנושי, והם עשויים להיקלט על ידי בעלי חיים שונים, כמו עטלפים, עכברים וחרקים."
המחקר הובל על ידי פרופ' לילך הדני מבית הספר למדעי הצמח ואבטחת מזון בפקולטה למדעי החיים בשיתוף עם חוקר העטלפים פרופ' יוסי יובל, ראש בית הספר סגול למדעי המוח וחבר סגל בבית הספר לזואולוגיה ומוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט, והסטודנטים יצחק חייט ואוהד לוין אפשטיין. כמו כן השתתפו חוקרים מבית הספר למדעי המתמטיקה, מהמכון לחקר הדגנים ומבית הספר סגול למדעי המוח באוניברסיטת תל אביב. המאמר פורסם בכתב העת היוקרתי Cell.
פרופ' הדני: "ממחקרי עבר ידוע לנו שמד-רטט המוצמד לצמח רושם רעידות (ויברציות), אך עד היום לא היה ברור אם רעידות אלה גם הופכות לגלי קול שנעים באוויר, כלומר צלילים שניתן לקלוט ממרחק. במחקר הנוכחי ביקשנו לתת מענה לסוגיה זו, שמעסיקה חוקרים כבר שנים רבות."
בשלב הראשון הכניסו החוקרים את הצמחים לקופסה אקוסטית במרתף מבודד ונטול רעשי רקע, ולצדם, במרחק של כ-10 ס"מ, הציבו מיקרופונים אולטרה-סוניים שקולטים צלילים בתדרים שבין 80-40 קילוהרץ (אוזן של אדם בוגר קולטת עד כ-16 קילוהרץ). ההקלטות בוצעו בעיקר בצמחי עגבנייה וטבק, אך הוקלטו גם חיטה, תירס, גפן, קקטוס ונזמית.
"מסתבר ששדה פסטורלי הוא כנראה מקום רועש – רק שאנחנו לא שומעים את הקולות!"
פרופ' הדני: "לפני שהכנסנו את הצמחים לקופסה האקוסטית ביצענו בהם מגוון פעולות: חלקם לא הושקו במשך חמישה ימים, בחלקם נחתך הגבעול, ובאחרים לא נגענו. ביקשנו לבדוק באילו מצבים, אם בכלל, הם משמיעים צלילים. הממצאים היו מרתקים: צמחים שלא היו במצוקה השמיעו בערך צליל אחד בשעה, ואילו הצמחים שיובשו או נחתכו השמיעו בממוצע עשרות צלילים בשעה."
ההקלטות שנאספו בדרך זו נותחו במחשב באמצעות אלגוריתמים ייעודיים שפותחו במיוחד לצורך זה בטכנולוגיה של 'למידת מכונה' (בינה מלאכותית). האלגוריתמים למדו להבחין בין סוגי צלילים, ולזהות עבור כל הקלטה את סוג הצמח ואת סוג ומידת המצוקה שהוא שרוי בה. יותר מכך: הם ידעו לזהות ולסווג את קולות הצמחים גם כאשר הניסוי נערך בחממה שאינה מבודדת, ויש בה לא מעט רעשים חיצוניים. שם ניתן היה לעקוב אחר תהליך ההתייבשות לאורך זמן, ונמצא שכמות הצלילים גדלה עם ההתייבשות עד שהגיעה לשיא מסוים, ואחר כך פחתה.
פרופ' הדני מסכמת: "במחקר שלנו הוכחנו שצמחים משמיעים קולות, ובכך שמנו קץ למחלוקת מדעית בת שנים רבות. מהממצאים עולה כי העולם מלא בקולות של צמחים, וכי הצלילים הללו מכילים מידע, לדוגמה אודות היעדר מים או פגיעה כלשהי. אנחנו משערים שבטבע נקלטים קולות הצמחים על ידי יצורים בסביבה (כמו עטלפים, מכרסמים, חרקים שונים ואולי גם צמחים אחרים), שמסוגלים לשמוע את התדר הגבוה ולהפיק מידע שהוא רלוונטי עבורם. ייתכן שבעתיד יוכל גם האדם להשתמש במידע כזה, למשל באמצעות חיישן שידווח למגדל מתי הצמח מתייבש ויש להשקותו. מסתבר ששדה פסטורלי הוא כנראה מקום רועש – רק שאנחנו לא שומעים את הקולות!"
במחקרי המשך יבקשו החוקרים לבחון מספר סוגיות מרתקות: מהו המנגנון שבאמצעותו משמיעים הצמחים את הצלילים? כיצד עשים קולטים ומגיבים לצלילים שמשמיעים צמחים? והאם גם צמחים אחרים 'שומעים את הקולות'?
מחקר
הכירו את המיקרו-רובוט ההיברידי: טכנולוגיה חדשנית זעירה בגודל 10 מיקרון (גודל של תא ביולוגי)
חוקרים באוניברסיטת תל אביב פיתחו מיקרו-רובוט היברידי בגודל תא ביולוגי בודד (כ-10 מיקרון), שניתן לשליטה ולניווט באמצעות שני מנגנונים שונים – חשמלי ומגנטי. המיקרו-רובוט מסוגל לנווט בין התאים השונים בדגימה ביולוגית, להבחין בין סוגי תאים שונים ואף לזהות האם מדובר בתא בריא או תא גוסס, ואז להעמיס עליו את התא הרצוי ולשאת אותו להמשך אנליזה, החדרת תרופה או גן או לבודדו לצורך ריצוף גנטי. לדברי החוקרים, הפיתוח עשוי לסייע בקידום מחקרים בתחום החשוב של 'אנליזת תא בודד' (single cell analysis), וכן באבחון רפואי, בהובלת תרופות, בכירורגיה ובשמירה על הסביבה.
הטכנולוגיה החדשנית פותחה בהובלת פרופ' גלעד יוסיפון מבית הספר להנדסה מכנית ומהמחלקה להנדסה ביו-רפואית באוניברסיטת תל אביב, ובהשתתפות הפוסט-דוקטורנטית Dr. Yue Wu מאוניברסיטת תל אביב, וכן הסטודנטית סיון יעקב והפוסט-דוקטורנט Dr. Afu Fu מהטכניון. המאמר פורסם בכתב העת Advanced Science.
פרופ' גלעד יוסיפון מסביר כי מיקרו-רובוטים הם חלקיקים סינטטיים זעירים בגודל של תא ביולוגי, שיכולים לנוע ממקום למקום ולבצע פעולות שונות (לדוגמה: איסוף יעיל של מטענים סינטטיים או ביולוגיים) באופן אוטונומי על פי תכנון מראש, או באמצעות שליטה מבחוץ בידי מפעיל או מערכת בקרה. לדבריו, יכולת התנועה העצמית של המיקרו-רובוטים (הקרויים לפעמים גם מיקרו-מנועים וחלקיקים אקטיביים), הונדסה בהשראת מיקרו-שחיינים ביולוגיים, דוגמת חיידקים ותאי זרע. מדובר בתחום חדשני שמתפתח במהירות, עם מגוון רחב של שימושים בתחומים כמו רפואה וסביבה, וגם ככלי מחקרי.
"הכוונה בעתיד היא לפתח מיקרו-רובוטים שיפעלו גם בתוך הגוף – למשל כנשאי תרופות יעילים שניתן לנווט אותם למטרה באופן מדויק."
במסגרת הפיתוח החדשני, החוקרים השתמשו במיקרו-רובוט כדי ללכוד תא דם, תא סרטני או חיידק בודד, והראו כי הוא מסוגל להבחין בין תאים בעלי רמות חיות שונות – תא בריא, תא שנפגע על ידי תרופה, או תא שמת או גוסס בתהליך 'התאבדות' טבעי (הבחנה כזאת עשויה להיות משמעותית לדוגמה בעת פיתוח תרופות נגד סרטן).
כמו כן, לאחר שזיהה את התא המבוקש, הצליח המיקרו-רובוט גם ללכוד אותו ולהובילו להמשך טיפול ואבחון הפגיעה בתא. חידוש חשוב נוסף בטכנולוגיה הוא זיהוי תא המטרה ללא צורך בתיוגו: המיקרו-רובוט מזהה את סוג התא ואת מצבו (דוגמת רמת חיות) באמצעות מנגנון חישה מובנה המבוסס על התכונות החשמליות הייחודיות של התא.
פרופ' יוספון: "הפיתוח החדש שלנו מוסיף נדבך חשוב לטכנולוגיה זו, בשני היבטים עיקריים: הנעה וניווט היברידיים על ידי שני מנגנונים שונים – חשמלי ומגנטי, לצד יכולת משופרת לזהות וללכוד תא בודד ללא צורך בתיוג, לצורך בדיקה מקומית או שליפה והובלה למכשור חיצוני. מחקר זה בוצע על דגימות ביולוגיות במעבדה, אך הכוונה בעתיד היא לפתח מיקרו-רובוטים שיפעלו גם בתוך הגוף – למשל כנשאי תרופות יעילים שניתן לנווט אותם למטרה באופן מדויק."
החוקרים מסבירים שלמנגנון ההנעה ההיברידי של המיקרו-רובוט יש חשיבות מיוחדת בסביבות פיזיולוגיות, כמו למשל ביופסיה נוזלית. "המיקרו-רובוטים שפעלו עד היום בהתבסס על מנגנון חשמלי, לא היו יעילים בסביבות מסוימות המאופיינות במוליכות חשמלית גבוהה יחסית, כמו למשל בסביבה פיזיולוגית, בה ההנעה החשמלית פחות אפקטיבית. כאן יכול להיכנס לפעולה המנגנון המגנטי המשלים, שהוא יעיל מאוד ללא קשר להולכה חשמלית."
פרופ' יוסיפון מסכם: "במחקר שלנו פיתחנו מיקרו-רובוט חדשני, בעל יכולות חשובות שמוסיפות נדבך משמעותי לתחום: הנעה וניווט היברידיים באמצעות שילוב של שדה חשמלי ומגנטי, וכן יכולת לזהות, ללכוד, ולהוביל תא בודד ממקום למקום בסביבה פיזיולוגית. ליכולות אלה יש משמעות רבה עבור מגוון רחב של יישומים וגם למחקר. בין היתר עשויה הטכנולוגיה לתמוך בתחומים הבאים: אבחון רפואי ברמת התא הבודד, החדרת תרופות או גנים לתאים, עריכה גנטית, נשיאת תרופות ליעדן בתוך הגוף, ניקוי הסביבה מחלקיקים מזהמים, פיתוח תרופות, וטכנולוגיית 'מעבדה על חלקיק' שנועדה לבצע אבחון במקומות הנגישים רק למיקרו-חלקיקים."