חדשות

המחקר נערך על ידי צוות חוקרים של אוניברסיטת תל אביב בהובלת ד"ר בת-אל פנחסיק מבית הספר להנדסה מכנית בפקולטה להנדסה ע"ש איבי ואלדר פליישמן, ופרופ' אמיר אילי מבית הספר לזואולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס וייז. כמו כן, השתתפו במחקר ד"ר ראקש דאס מבית הספר להנדסת מכונות, ד"ר משה גרשון מבית הספר לזואולוגיה, ופרופ' ערן פרלסון ואמג'ד איברהים מהמחלקה לפיזיולוגיה ופרמקולוגיה בפקולטה לרפואה ע"ש סאקלר.

"כשנקבת הארבה מבקשת להטיל את ביציה, היא חופרת בור באדמה שיעניק להן הגנה ותנאים אופטימליים לבקיעה. לצורך זה היא מצוידת באיבר חפירה ייעודי, שמורכב משני זוגות כפות חפירה, שממוקמים בקצה הבטן, משני צדדיו של צינור ההטלה. תוך כדי חפירה, הנקבה מאריכה את גופה, עד שחיישנים הממוקמים לאורכו מאותתים שהגיעה לנקודה מתאימה להטלה. כך, נקבה בוגרת, שאורך גופה כ-4-5 ס"מ, עשויה למתוח אותו לצורך ההטלה עד לאורך של 10-15 ס"מ, ואז לשוב במהירות לאורכה הרגיל, ולהתארך שוב בהטלה הבאה", מסבירה ד"ר פנחסיק.

"יכולת העל של נקבל הארבה היא כמעט בגדר 'מדע בדיוני'. בטבע בכלל מוכרות רק עוד שתי דוגמאות של 'ביצועים' דומים: לשונו של הלוויתן המכונה 'ראשתן גדול ראש', וסוג מסוים של חילזון ימי, שמערכות העצבים שלהם מסוגלות להתארך משמעותית בזכות מנגנון דמוי אקורדיון. אנחנו ביקשנו לברר מהו המנגנון הביומכני המקנה לנקבת הארבה את יכולתה המופלאה", אומר פרופ' אילי.

המפתח לטיפולי שיקום ורפואה רגנרטיבית?

במסגרת המחקר, החוקרים הוציאו מנקבות ארבה את מערכות העצבים המרכזיות שלהן, והניחו אותן בתוך נוזל המדמה את הסביבה הטבעית, בתנאים פיזיולוגיים דומים לאלה שבתוך הגוף. באמצעות מכשירי מדידה רגישים ביותר הם מדדו את הכוחות הדרושים כדי להאריך את מערכת העצבים.

"בניגוד להשערות קודמות ולדוגמאות המוכרות, לא מצאנו כל מנגנון דמוי אקורדיון. גילינו שמערכת העצבים של נקבת הארבה עשויה מחומר אלסטי, שמסוגל להתארך ואחר כך לחזור מעצמו למצבו המקורי, מוכן לשימוש חוזר, מבלי שנגרם לרקמה כל נזק. זהו ממצא כמעט בלתי-נתפס מבחינה ביומכנית ומורפולוגית", אומר ד"ר פנחסיק.

"מדובר ביכולת מופלאה שאינה מוכרת באף בעל חיים אחר. במחקרי המשך נברר את הסוגייה לעומקה, במטרה לזהות את המנגנון הספציפי שמאפשר את התכונה הייחודית. אנחנו מקווים שבעתיד יסייעו הממצאים שלנו לפיתוח רקמות סינתטיות עם גמישות גבוהה ולשיקום עצבים בטיפולים של רפואה רגנרטיבית", מסכם פרופ' אילי.

^{מימין: ד"ר בת-אל פנחסיק , ד"ר ראקש דאס  ופרופ' אמיר אילי}

אם הצטיידת במדריך הטרמפיסט לגלקסיה אבל עדיין לא קיבלת את כל התשובות לכל השאלות בנוגע למרחב ולזמן של היווצרות היקום שלנו - יכול מאוד להיות שהתשובה טמונה במחקר הזה: צוות בינלאומי של אסטרופיזיקאים, בהובלת פרופ' רנן ברקנא מבית הספר לפיזיקה ולאסטרונומיה בפקולטה למדעים מדויקים ע"ש סאקלר, הצליח לראשונה לאפיין סטטיסטית את הגלקסיות הראשונות ביקום, שהתגבשו כ-200 מיליון שנה בלבד אחרי המפץ הגדול. לפי התוצאות פורצות הדרך, הגלקסיות הראשונות היו קטנות ועמומות, הן היו יותר אפלות  מהגלקסיות בימינו, והמירו רק פחות  מ-5% מהגז שלהן לכוכבים. כמו כן, הגלקסיות הראשונות לא פלטו קרינת רדיו בעוצמה גבוהה בהרבה מזו שאנו רואים היום.

כשהיקום היה ענן של אטומי מימן

המחקר החדש נערך בשיתוף פעולה עם קבוצת SARAS, בהובלת קבוצת המחקר באוניברסיטת קיימברידג׳ באנגליה של ד"ר אנסטסיה פיאלקוב, שבעצמה הייתה דוקטורנטית של פרופ׳ ברקנא באוניברסיטת תל אביב.  תוצאות המחקר החלוצי פורסמו בכתב העת היוקרתי Nature Astronomy.

"זהו תחום חדש מאוד ומחקר ראשון מסוגו", מסביר פרופ' ברקנא. "אנחנו מנסים להבין את הכוכבים הראשונים ביקום, מה שנקרא 'השחר הקוסמי', כ-200 מיליון שנה אחרי המפץ הגדול. טלסקופ החלל החדש ג'יימס ווב למשל, לא באמת יכול לראות את הכוכבים האלה, אלא מעט גלקסיות בהירות במיוחד מתקופה קצת יותר מאוחרת. השאיפה שלנו היא להצליח לאפיין את כלל אוכלוסיית הכוכבים הראשונים".

לפי המודל המקובל, לפני שכוכבים החלו להתיך יסודות כבדים יותר בליבותיהם, היקום שלנו לא היה אלא ענן של אטומי מימן מהמפץ הגדול (בנוסף לחומר אפל). גם היום רוב היקום מורכב מגז מימן, אלא שביקום המודרני רוב המימן הזה מיונן בשל קרינת הכוכבים.

"אטומי מימן פולטים באופן טבעי קרינה אלקטרומגנטית באורך גל של 21 ס"מ, שזה בתחום הרדיו", אומר פרופ' ברקנא. "מאחר שקרינת הכוכבים שינתה את הקרינה שפלטו אטומי המימן, הרעיון הוא להשתמש במימן כגלאי של הכוכבים הראשונים: אם נצליח לראות את ההשפעה שלהם על המימן, נוכל לדעת מתי הם נולדו, כיצד הם הסתדרו בגלקסיות וכו'. אני מראשוני התיאורטיקנים שפיתחו את הרעיון הזה כבר לפני 20 שנה, אבל מבחינה תצפיתית רק עכשיו מצליחים ליישם אותו. ברחבי העולם יש מספר קבוצות מחקר שמנסות לגלות את אות ה-21 ס"מ של המימן ביקום העתיק".

אות מהעבר

אחת מהקבוצות הללו היא EDGES, המשתמשת באנטנת רדיו קטנה יחסית שמודדת את קרינת הרדיו הממוצעת מכל השמיים ומגיעה מתקופות שונות בשחר הקוסמי. ב-2018 הודיעה קבוצת EDGES כי מצאה את האות של 21 ס"מ מאטומי המימן הקדומים.

"הבעיה שקשה לשכנע שזה אכן הסיגנל של אטומי המימן הראשונים שספגו קרינה מהכוכבים הראשונים, ולא סיגנל מהמוליכות החשמלית של העפר שמתחת לאנטנה", מספר פרופ' ברקנא. "לכן חיכו למדידה עצמאית נוספת שתאשר או תשלול את הממצאים, ובאמת בשנה שעברה ערכו אסטרונומים בהודו ניסוי נוסף בשם SARAS. הפעם האנטנה צפה באגם, כך שהמים ההומוגניים לא יוכלו לייצר הפרעות שייראו כמו הסיגנל, ולפי התוצאות שלהם, יש סיכוי של 95% שהסיגנל של EDGES הוא הפרעה כזאת".

"ב-SARAS בעצם מצאו את החסם העליון של הסיגנל בשמיים, ומצאו שהוא חלש משמעותית מהסיגנל ש-EDGES מצא לכאורה. בהנחה שהמדידה של SARAS טובה ונכונה, בדקנו מהן ההשלכות שלה לגבי הגלקסיות הראשונות, כלומר מה היו התכונות שלהן לפי החסם העליון של הסיגנל. זאת הפעם הראשונה שאנחנו יכולים להגיד שלא הייתה אפשרות לקיומן של גלקסיות מסוג מסוים בתקופה כה מוקדמת".

פרופ' ברקנא מסכם: "הגלקסיות היום, כמו גלקסיית שביל החלב שלנו, פולטות המון גלי רדיו. שמנו חסם עליון ראשון על קצב ייצור הכוכבים בגלקסיות הקדומות, וגם על סך פליטות הרדיו שלהן. וזאת רק ההתחלה. מדי שנה נערכים ניסויים משוכללים יותר וכתוצאה מכך מתפרסמים חסמים יותר ויותר חזקים, בניסיון לקבל תמונה ראשונה של השחר הקוסמי. אנו מקווים שבקרוב יהיו לנו לא רק חסמים אלא גם מדידה מדויקת ואמינה של הסיגנל".

^{פרופ' רנן ברקנא}