יום שלישי, 31 בדצמבר 2013

מקרה עין

הזיקית המובהקת היא לטאה השוכנת בין ענפי העצים ומסתמכת על ראייה לצורך זיהוי ותפיסת החרקים שהם מזונה. רוב הזמן ניצבת הזיקית בעמדה קבועה וסורקת את סביבתה בעזרת עיניה הגדולות. העיניים, הממוקמות בשני צדי ראשה, הן בעלות תנועה עצמאית ומכסות כמעט את כל סביבתה. בדרך כלל סורקות הזיקיות אזורים שונים בכל עין. אחת העיניים ממוקדת לראייה קרובה, בעוד השנייה ממוקדת לראייה מרחוק. הזיקית מזהה תחילה את הטרף בעזרת עין אחת, ולאחר מכן עוקבת אחריו בעזרת שתי העיניים. בזמן זה העיניים מקובעות וממוקדות על המטרה, ורק הראש עוקב אחרי תנועת הטרף. לבסוף הזיקית "טוענת" את שריר הלשון במתח, אומדת את המרחק המדויק לטרף, ו"יורה" את לשונה הארוכה כלפיו.

 

נוסף על המבנה והתפקוד הייחודיים של העיניים, גם למרכזים המוחיים בזיקית, האחראיים על עיבוד המידע הראייתי, תכונות יוצאות דופן: העצב האופטי בזיקית עובר הצלבה מלאה, כלומר מידע חזותי הנקלט על ידי עין ימין, עובר במלואו לעיבוד במוח שמאל - ולהיפך, בעוד הקשרים בין המוח השמאלי לימני כנראה מועטים למדי. בכך שונה מערכת הראייה של הזיקית מהאדם ומיונקים אחרים, שבהם עצבי הראייה עוברים הצטלבות חלקית וכל צד של המוח מקבלת מידע חזותי משתי העיניים.




איך מתמודדת זיקית עם שתי מטרות המופיעות בו-זמנית, כל אחת בשדה הראיה של אחת מהעיניים? הדס כתר-כ"ץ, בוגרת החוג לביולוגיה וסביבה, בחנה את השאלה הזו בעבודת הדוקטורט שלה באוניברסיטת חיפה, בהנחייתו של פרופ' גדי קציר. הדס אימנה זיקיות לבצע ירי לשון בתגובה ל"טרף וירטואלי" שנע על גבי מסך מחשב. בחלק מהניסויים, ה"טרף" הוצג כמטרה בודדת שנעה אופקית על המסך. בניסויים אחרים, ה"טרף" התפצל לשתי מטרות שנעו לכיוונים מנוגדים. החוקרים צילמו את תנועות העיניים של הזיקיות שעקבו אחרי ה"טרף", וניתחו את הסרטונים.

מתברר שהזיקיות מסוגלות לעקוב בו-זמנית אחרי שתי מטרות קטנות שנמצאות בתנועה. מיד לאחר התפצלות ה"טרף" על המסך, כל עין עקבה אחרי אחת מהמטרות למשך כארבע שניות, ואילו לאחר מכן התכנסו שתי העיניים למעקב אחרי אחד מפריטי ה"טרף". תוצאות אלה תומכות בהשערה, שמרכזי הראייה שבמוח הזיקיות שולטים על התנועה של כל אחת מהעיניים בנפרד. זו העדות הראשונה למעקב בו-זמני אחרי שתי מטרות, אחת בכל עין, בחולייתנים.

המחקר הוצג בכנס השנתי של העמותה לזואולוגיה בישראל לפני מספר שבועות.

כתבה נוספת על המחקר התפרסמה  במגזין "גלילאו".


יום שלישי, 24 בדצמבר 2013

צמחי מדבר נוגדי סוכרת

מחלת הסוכרת תוקפת מאות מיליוני אנשים ברחבי העולם. שכיחות המחלה גדלה משנה לשנה, והיא צפויה להפוך לאחד מגורמי התחלואה והמוות העיקריים ב 25 השנים הקרובות. הסוכרת פוגעת ביכולתו של הגוף לבקר את רמות הסוכר בדם. בנוסף, החולים סובלים מעקה חמצונית, שמזיקה למגוון חלבונים, קרומים ורקמות בגוף. נזקים אלה מובילים לסיבוכים רבים של המחלה, למשל פגיעה בראיה, בפעילות הכליות, ובתפקוד מערכת העצבים. חומרים נוגדי חמצון מפחיתים את הנזק החמצוני לרקמות הגוף, ולכן עשויים לשמש כתרופות לסוכרת ולסיבוכיה.

אכילאה ריחנית

גם צמחי מדבר חשופים לנזק חמצוני, שמקורו בתנאי החיים הקשים שלהם - קרינת שמש חזקה ויובש. צמחים רבים מייצרים חומרים נוגדי חמצון כאמצעי הגנה מפני נזקי הסביבה. חומרים אלה עשויים לספק גם הגנה מפני הנזקים החמצוניים המעורבים בסוכרת. ואכן, צמחי מדבר מסוימים משמשים לטיפול בסוכרת ברפואה המסורתית של עמים שונים. מיצויים של צמחים אחדים נבדקו גם בניסויים מבוקרים, שבחנו האם הם מפחיתים את נזקי המחלה בחולדות ובעכברים.

יפרוק המדבר


ד"ר ניצה מירסקי מהחוג לביולוגיה וסביבה חוקרת את המנגנונים הביוכימיים שעומדים בבסיס הסוכרת, ועובדת על תרופה אפשרית ממקור טבעי למחלה. במאמר שהתפרסם לאחרונה, סקרו ד"ר מירסקי  ושותפיה (פרופסור אביתר נבו וד"ר אלי הרלב מאוניברסיטת חיפה וד"ר רבקה אופיר אוניברסיטת בן-גוריון) ניסויים שנערכו ברחבי העולם לבדיקת יעילותם של צמחי מדבר בהפחתת נזקי סוכרת.



לענת המדבר


בתמונות מופיעים אחדים מהצמחים שנסקרים במאמר, הגדלים בארץ. מצמחים אלה מפיקים הבדווים תרופות עממיות נגד סוכרת, ומיצויים שלהם משפרים את מצבן של חיות מעבדה חולות. הצמחים מכילים מגוון גדול של חומרים נוגדי-חימצון, שייתכן ואחראים לתכונות המרפא שלהם. צמחים אלה הם מאגר חשוב לחיפוש תרופות עתידיות למחלה.


צלף קוצני

יום שלישי, 17 בדצמבר 2013

לנשום בספירה לאחור

חרקים נושמים אחרת. אין להם ריאות, והם לא משתמשים בזרם הדם כדי להוביל חמצן לתאי הגוף ולסלק פחמן דו-חמצני מהתאים. כתחליף, יש להם פתחי נשימה רבים בדופן הגוף, שדרכם הם מחליפים גזים עם הסביבה. מפתחים אלה מסתעפת מערכת צינורות (טרכיאות) ייעודית, המשמשת להובלת גזים בלבד, ומגיעה כמעט לכל תא בגוף. שרירים זעירים, הסמוכים לפתחי הנשימה, שולטים על הפתיחה והסגירה של הפתחים, וכך גם על קצב חילוף הגזים עם הסביבה. 

יש חרקים שבמצבים של פעילות נמוכה "עוצרים את הנשימה". הם מחזיקים את פתחי הנשימה שלהם סגורים למשך דקות ארוכות, לאחר מכן פותחים אותם למספר דקות, וחוזר חלילה. היות ודגם נשימה מחזורי זה כרוך בתנודות בחומציות הדם סבורים רוב החוקרים שיש בו גם יתרונות. אלא שהיתרון האבולוציוני בעצירת הנשימה שנוי במחלוקת מזה עשרות שנים.

לאחרונה הוצעה השערה, לפיה דגם הנשימה המחזורי מאפיין חרקים בעלי מוח גדול יחסית (דוגמת נמלים וחרקים אחרים החיים בקבוצות), ש"עלות" הפעלתו גבוהה. לפי ההשערה קיים בחזה החרקים מרכז עצבים שמכתיב נשימה מחזורית, אבל הוא מעוכב על ידי המוח כשהחרק פעיל גופנית. במצב מנוחה, עם ירידת פעילות המוח, מופסק העיכוב על מרכז הבקרה בחזה, ודגם הנשימה הופך למחזורי.

האם קיים קשר בין גודל המוח (וחיים בלהקות) לבין דגם הנשימה? והאם למוח החרק השפעה מעכבת על מרכז בקרת דגם הנשימה בחזה? ד"ר ערן גפן והסטודנטית טלי ברמן מהחוג לביולוגיה וסביבה, יחד עם פרופסור אמיר איילי מאוניברסיטת תל-אביב, בדקו את השאלות הללו במחקר שהתפרסם לאחרונה.



נחיל ארבה בנגב. צילום: יואב מוטרו


הארבה המדברי הוא חגב המסוגל לחיות בבדידות או בקבוצות - להקות הארבה (בתמונה למעלה). חגבים שגדלים בקבוצה שונים במראה, בהתנהגות, ובמגוון מדדים גופניים בהשוואה לחגבים הגדלים ביחידות (ראו תמונות למטה). יתרה מזו, לחגבים מהמופע הקבוצתי מוח  גדול יותר בכ-30% בעוד גודל הגוף דומה! למרות ההבדלים האלה, מצאו החוקרים שכיחות דומה של עצירת הנשימה בחגבים בודדים בהשוואה לחגבים מלהקות. מכאן הסיקו שגודל המוח אינו משפיע על דגם הנשימה.


מופע יחידאי (למעלה) ולהקתי (למטה) של ארבה המדבר


חגבים גם חיים לא רע בלי מוח. למעשה, חרקים מסוגלים לחיות מספר ימים אפילו לאחר הסרת הראש! בניסוי שני, ניתקו החוקרים את העצבים המחברים בין המוח לחזה, ובכך מנעו מהמוח לשלוט על מרכז בקרת הנשימה בחזה. בעקבות כך, לא  עלתה שכיחות הנשימה המחזורית, אלא נשארה ללא שינוי בחגבים הקבוצתיים ונעלמה כליל ביחידנים!

נראה, אם כך, שלחיים בלהקה אין השפעה על דגם הנשימה בארבה, בעוד שלמוח יש תפקיד בקרה מורכב. כיצד מתבצעת הבקרה, והאם היא מועילה לחגבים? האם ההבדל בין מופעי הארבה בתפקיד המוח בבקרה העצבית של הנשימה יוביל לפתרון התעלומה של משמעות הדגם המחזורי? המחקר בשאלות אלה נמשך, במימון הקרן הלאומית למדע.


יום שני, 9 בדצמבר 2013

סרטן - גרורתי?

מחלות ממאירות הן הגורם העיקרי לתמותה במדינת ישראל (25.3% ממקרי המוות). בקרב נשים, סרטן השד הוא השכיח ביותר. סרטן השד איננו מחלה אחת, אלא למעשה מספר מחלות שונות שלכל אחת מאפיינים ומהלך מחלה משלה. כאשר מתייחסים ליכולתו של סרטן שד לגרום לתמותה, השאלה העיקרית היא, האם הגידול מסוגל לייצור גרורות באברים מרוחקים?
האבחנה בין גידול גרורתי לכזה שאיננו גרורתי חשובה ביותר, ויכולה להשפיע משמעותית על ההחלטה על דרכי הטיפול, אופי המעקב אחרי החולה וסיכויי ההחלמה. נכון להיום, מאפיינים את הגידול הראשוני באמצעות לקיחת ביופסיה והערכה מיקרוסקופית של הדגימה בידי מומחה. לאחר שנקבע מהו סוג הגידול, באמצעות הביופסיה ובדרכים נוספות, יכולים הרופאים לקבל החלטות טיפוליות. הבעיה היא, שיכולתם של הרופאים לנבא האם הגידול הראשוני צפוי ליצור גרורות היא מוגבלת מאד. נדרש מעקב לאורך שנים על מנת לאתר התפתחות גרורות (במידה ויתפתחו). נכון להיום, חסר לרופאים ולחוקרים מידע מספיק על מנת לקבוע באופן ברור איזה גידול ראשוני יפתח גרורות ואיזה לאו. לו היה בידיהם כלי שכזה, יכלו לקבל החלטות מושכלות יותר בנוגע לחולות. לדוגמא, נשים שפיתחו סרטן שד בעל סיכוי נמוך מאד לפתח גרורות יקבלו טיפול ראשוני מלא ומבחינתן הן גברו על המחלה. לעומתן, נשים שיש להן גידולים בעלי פוטנציאל גרורתי מוכח יקבלו, בנוסף לטיפול הראשוני, טיפול למניעת התפתחות הגרורות העתידיות ומעקב צמוד לאורך שנים. מכאן, שפיתוח שיטות נוספות לזיהוי מוקדם של הפוטנציאל הגרורתי בסרטן שד יוכל לסייע רבות לקבלת החלטות באשר לטיפול המיטבי במחלה.

השוואת ביטוי כלל החלבונים בין שני סוגי תאי סרטן שד: תאים בעלי פוטנציאל נמוך ליצירת גרורות -A  (MCF-7), לעומת שורת תאים בעלת  פוטנציאל גבוה - B (MDA-MB-231). Merge  - השוואה בין החלבונים בשני סוגי התאים (צהוב: רמת החלבונים שווה). בהשוואה כמותית נמצא שרק 3% מהחלבונים הראו הבדל משמעותי בין סוגי התאים, דבר שמצביע על הפוטנציאל למצוא סמנים ברורים, המבדילים  תאים יוצרי גרורות מתאים שאינם יוצרי גרורות.


ד"ר יורם גרשמן מהחוג לביולוגיה וסביבה, בשיתוף עם ד"ר רונה פל וד"ר הדסה גולדברג מהמרכז הרפואי לגליל המערבי-נהריה, זכו לאחרונה במענק מטעם "המנהלת למחקר ביו-רפואי בגליל" – מענק זה יממן מחקר שמטרתו לזהות סמנים מולקולאריים-חלבוניים שמאפיינים תאי סרטן יוצרי גרורות וישמשו ככלי לזיהוי טוב יותר של סרטן גרורתי וככלי לקבלת החלטות טיפוליות טובות יותר. סמנים אלו יוכלו, בתקווה, לתרום גם להבנה טובה יותר של תהליך יצירת הגרורות בכלל ולפיתוח תרופות למניעתו. 

לקריאה נוספת:
על סוגי סרטן השד באתר עמותת "אחת מתשע":
אתר "האגודה למלחמה בסרטן":

יום שלישי, 3 בדצמבר 2013

אש ביער: במלאת שלוש שנים לשריפה בכרמל

בעשורים האחרונים חלה עלייה חדה בנזקים של שריפות יער בעולם בכלל ובישראל בפרט. מגמה עולמית זו נובעת משילוב של מספר גורמים, בהם אקלים, שינויים בדפוסי שימושי קרקע, והתיישבות אנושית באזורים מועדים לשריפות. מאחר ושריפות הן תהליך טבעי, אשר משפיע על דפוס הצומח, שינויים במשטר השרפות כתוצאה מפעילות אנושית יוצרים דגמי שריפות חריגים. דגמי שריפות אלה (המאופיינים בזמני חזרה קצרים יותר של שרפות גדולות, ועלייה בשכיחות שריפות ענק) מגדילים את הסיכון לשריפות מסוכנות במקומות ישוב ובאיזורים טבעיים. 

השתנות משטר השריפות מתרחשת במקביל לעלייה ניכרת בהתיישבות אנושית באזורים מועדים לשריפות. עליה במספר התושבים באזורים אלה גורמת לעלייה במספר השריפות מחד, ולגידול בחשיפת התושבים לנזקי השריפות מאידך. שני מאמרים שהתפרסמו השנה ובשנה שעברה, בהם השתתף ד"ר אבי בר מסדה מהחוג לביולוגיה וסביבה יחד עם חוקרים מארה"ב, מציעים כי לדפוס המרחבי של הבנייה בישובים באזורים מועדים לשריפות השפעה ניכרת על הסיכון של בתים להיפגע בשריפה. מחקרים אלה מציגים נקודת מבט חדשנית על הדרכים להפחתת סיכון השריפות בישובים הממוקמים באזורים עשירים בצמחייה דליקה. הגישה השלטת כיום מבוססת על טיפולים יערניים (פסי אש או אזורי חייץ) שתפקידם להאט או לעצור כליל התפשטות שריפות יער בקרבת ישובים. אולם, מחקרים שנערכו בארה"ב בשנים האחרונות מצאו כי רבים מהבתים שעלו באש במהלך שריפות יער כלל לא נדלקו ישירות על ידי חזית השריפה, אלא הוצתו על ידי גיצים בוערים. גיצים אלה מסוגלים, בתנאים מסויימים, לעוף למרחק של מספר קילומטרים מחזית השריפה. מחקר אחר, שבחן עשרות אירועי שריפה ביערות קליפורניה, מצא כי לרוב פסי אש ואזורי חייץ כלל אינם יעילים בעצירת התפשטות שריפות, וכי תועלתם העיקרית הייתה במתן נתיבי גישה לכוחות הכיבוי. כלומר, לשיטות המבוססות על טיפולים יערניים מרוחקים מיישובים יכולת מוגבלת בלבד להגן על יישובים מנזקי שריפות בשטחים פתוחים (אם כי לטיפולים בקרבה מיידית לבתים, עד עשרות מטרים מגבול המבנה, יעילות גבוהה יותר).


 הסכנה לנזקי שריפות לבתים בדרום קליפורניה עד לשנת 2030, החזויה לפי המודל המרחבי , עבור תרחישים שונים של פיתוח עירוני: בינוי צפוף  יותר בתוך העיר (למעלה), בניה בשולי העיר (באמצע) או הקמת יישובים חדשים (למטה)



המחקר הראשון בו היה מעורב דוקטור בר מסדה התבסס על ניתוח סטטיסטי-מרחבי של למעלה מ-5000 בתים שנפגעו בשריפות יער בדרום קליפורניה בין 2001 ל-2009. המחקר מצא כי למיקומו של בית (הן ברמת השכונה או היישוב והן ברמת כלל המרחב) יש השפעה מובהקת על סיכויו להיפגע משריפה. בתים ביישובים מבודדים, הבנויים בדלילות ומכילים מעט כבישים, כמו גם בתים קרובים יותר לגבולות יישובים או כאלה הבנויים על מדרונות תלולים, הם בסיכון גבוה יותר להיפגע בשריפות. במחקר השני, אשר שילב את ממצאי המחקר הראשון עם אוסף של מודלי סימולציה מרחביים, נמצא כי ניתן להפחית את הסיכון להצתה של בתים על ידי תכנון עירוני ואזורי מתאים. התכנון הרצוי כולל עליה בציפוף יישובים קיימים ו\או פיתוח בצמוד לגבולות יישובים קיימים. לעומת זאת, כאשר יישובים חדשים נבנים במנותק מיישובים קיימים, הם נמצאים בסיכון גבוה יותר לשריפה. הסיבה היא שיישובים חדשים, המנותקים מיישובים קיימים, מגדילים את אזורי השוליים של היישובים בכלל המרחב, כלומר את אזור המגע בין היישוב לבין הצומח הטבעי, הדליק. באופן מעניין, למסקנות דומות הגיעו גם מחקרים מתחום שמירת הטבע, אשר מצאו כי בניית יישובים חדשים מביאה לנזקים סביבתיים גדולים בהרבה מהרחבת יישובים קיימים. בישראל, תמ"א 35 מכירה בחשיבות ממצאים אלה וקובעת כי אין לקדם בנייה של יישובים חדשים בישראל. מסקנות מחקרי השריפות מחזקות גישה זו, כך שישנה התאמה בין תועלות אנושיות (הפחתת סיכון שריפות) לתועלות אקולוגיות (הגנה על שטחים פתוחים).