מחבר: shlomi ben-oz

חוקרים בטכניון ובמכון ויצמן למדע מציגים מודל חדש המתאר הסתגלות ביולוגית לאתגרים בלתי צפויים

מחקר המתפרסם בכתב העת Nature Communications מציג מודל חדש של הסתגלות תאים ואורגניזמים לסביבה: אלתור תגובות חדשות מול אתגרים בלתי צפויים.

המחברים, חוקרים מהטכניון וממכון ויצמן למדע, מבססים את המחקר על מודל מקורי של רשת הבקרה הגנטית.

“מערכות ביולוגיות יודעות להתמודד לא רק עם אירועים שגרתיים אלא גם עם הבלתי צפוי,” מסבירה פרופ’ נעמה ברנר מהפקולטה להנדסה כימית בטכניון. “יכולת ההסתגלות לשינויים ולאתגרים בלתי צפויים מעידה שמעבר ל’ארגז הכלים’ שהתפתח בו במהלך האבולוציה, מצויד האורגניזם גם ביכולת אלתור; במילים אחרות, האורגניזם הוא מערכת לומדת המסוגלת להגיב אד-הוק לסיטואציות חדשות.”
פרופ’ ברנר חקרה את יכולת הלמידה האמורה ברמה המיקרוסקופית עם הדוקטורנט הלל שרייר מהתכנית הבין-יחידתית למתמטיקה שימושית בטכניון ועם ד”ר יואב סואן מהמחלקה למדעים ביו-מולקולריים במכון ויצמן למדע. לדבריה, “הבסיס החישובי שלנו הוא מודל רשת המתאר את כושר ההסתגלות של האורגניזם לסביבה המשתנה.”

“אבולוציה מסוג מסוים מתרחשת בתוך גופנו כל העת”, אומר ד”ר סואן. “כל תא בגוף, כל צמח וכל בעל חיים נדרשים להתאים את עצמם למבול בלתי פוסק של שינויים פנימיים ייחודיים לאותו הפרט. הברירה הטבעית אינה יכולה להסביר באופן מספק כיצד התאמות אלה מתרחשות, שכן מנגנון הברירה הטבעית אינו מחולל שינויים בתוך פרטים אלא על פי רוב ‘בורר’ אותם על בסיס מוטציות גנטיות שהופיעו באקראי. מנגנון הברירה הטבעית מסביר על כן תהליכי הסתגלות באוכלוסייה גדולה, אך לא בתוך כל פרט ופרט.”

 

מערכות ביולוגיות, בניגוד למערכות הנדסיות, הן תוצר של האבולוציה; הן אינן מתוכננות מראש אלא מתפתחות תוך כדי תנועה בתגובה לשינויים ולאתגרים חדשים. לדברי פרופ’ ברנר, “לתא הביולוגי מספר עצום של דרגות חופש שבאמצעותן הוא מאלתר, ובתגובה למצבים חדשים ולא מוכרים הוא מסוגל להניע תהליכים שונים של ארגון-עצמי.”

 

מתעקשים על המדע הבסיסי

פרופ’ ברנר עומדת בראש אחת המעבדות לחקר רשתות ביולוגיות (Network Biology Research Laboratories) הפועלות במסגרת מרכז לורי לוקיי למדעי החיים וההנדסה. “המטרה שלנו היא לקדם מדע בין-תחומי החוקר את המערכות והתופעות הביולוגיות השונות: סינפסות, רשתות נוירונים, רשתות גנטיות, התפתחות אורגניזם רב-תאי, אוכלוסיות, אבולוציה ועוד. אנחנו חיים בתקופה מרתקת – מדעי החיים והטכנולוגיות המחקריות מתפתחות ומשתכללות במהירות. למעשה, הטכנולוגיות האלה, למשל ריצוף הגנום, מקדימות את היכולת שלנו להבין את המידע שהן מספקות לנו. לכן יש לנו המון עבודה: לפתח תיאוריות על סמך הניסויים שמאפשרת לנו הטכנולוגיה. יש קושי ואתגר להגיע להבנה מעמיקה, מעבר לקורלציות סטטיסטיות שעשויות להיות בעלות ערך יישומי. לנו כמדענים באקדמיה יש הזכות והאחריות להתעקש על המדע הבסיסי.”

 

 

פרופ’ ברנר השלימה תואר ראשון באוניברסיטה העברית (פיזיקה, מתמטיקה ומדעי המחשב) והמשיכה לדוקטורט בפקולטה לפיזיקה בטכניון, בהנחיית פרופ’ שמואל פישמן. לאחר הדוקטורט החליטה לעשות “טוויסט” לכיוון מדעי החיים ויצאה לפוסט-דוקטורט אצל הפרופסורים ביל ביאליק ורוב דה רויטר ון סטיבנינק (Bialek & de Ruyter van Steveninck) במעבדות NEC – מכון מחקר פרטי הממוקם בפרינסטון, ניו ג’רזי. שם נכנסה לתחום החישוביות העצבית –  .Computational Neuroscienceאחר כך עבדה שלוש שנים באינסייטק, החברה הישראלית שפיתחה טכנולוגיה לניתוח לא פולשני – הסרת גידולים באמצעות אלומת גלי אולטרה סאונד ממוקדת. בשנת 2001 הוזמנה על ידי הפקולטה להנדסה כימית בטכניון לקחת חלק בתכנית לימודים משותפת עם הפקולטה לביולוגיה. “כאן התחלתי לחקור רשתות בקרה גנטיות בשמרים יחד עם פרופ’ ארז בראון, שאותו הכרתי בתקופת הדוקטורט כמרצה בקורס לביופיזיקה. זו היתה תקופה מדהימה – כל שבוע גילינו משהו חדש. בעבודה עם פרופ’ בראון, ובניסויים שערך פרופ’ סואן על זבובים, נחשפה יכולתם של תאים ואורגניזמים להסתגל לסביבה המשתנה באמצעות אלתור. ניסויים אלה נתנו את ההשראה לעבודה התיאורטית הנוכחית על הסתגלות ברשתות בקרה.

 

במקביל נכנסה פרופ’ ברנר לפרויקט של ניטור האבולוציה של קהילות חיידקים בטכנולוגיה חדשה – גידול חיידקים במיקרו-טיפות. בפרויקט זה מנסים החוקרים לפתח “מכונת אבולוציה” שתאפשר להם לעקוב במעבדה אחר תהליכים אבולוציוניים בין תאים בתוך הטיפה ובין אוכלוסיות הגדלות בטיפות שכנות. פרויקט זה נערך בשיתוף פעולה עם שלוש קבוצות חוקרים נוספות באירופה ובניו זילנד, ובמימון Human Frontier Science Program (HFSP).

 

למאמר המלא בכתב העת Nature Communications לחצו כאן

 

 

 

 

“לישראל וליפן חזון משותף של פיתוח טכנולוגיה מתקדמת לטובת האנושות”

שר המדע, הטכנולוגיה והחלל היפני יוסקה טסורוהו (Yosuke Tsuruho) ביקר בטכניון ונפגש עם נשיא הטכניון פרופ’ פרץ לביא ועם פרופ’ בועז גולני, סגן נשיא הטכניון לקשרי חוץ ופיתוח משאבים. לשר נלוותה משלחת גדולה של אנשי עסקים ואקדמיה. המשלחת בראשות השר נפגשה גם עם איתי לוינסון, מנהל הפיתוח העסקי בחברת ReWalk Robotics שנוסדה על ידי בוגר הטכניון ד”ר עמית גופר ועם ראש מרכז אשר לחקר החלל פרופ’ פיני גורפיל.

נשיא הטכניון הציג בפני האורחים את הטכניון ואת השפעתו הנרחבת על מדינת ישראל ואף מחוצה לה. “בוגרי הטכניון היו מאז ומתמיד גורם מרכזי בפיתוח הטכנולוגי של מדינת ישראל, ואומת הסטארט אפ נולדה כאן. בפרק זמן של עשרים שנה בלבד היו בוגרי הטכניון מעורבים בהקמתן וניהולן של יותר מ-1,600 חברות בישראל. חברות אלה הניבו הכנסות של למעלה מ-30 מיליארד דולר ויצרו בישראל 95,500 מקומות עבודה.” נשיא הטכניון תיאר לאורחים את השלוחות שמקים הטכניון בניו יורק ובסין ואת התרחבות רשת הקשרים האקדמיים הבינלאומיים של הטכניון עם אוניברסיטאות מובילות בעולם.

פרופ’ בועז גולני, סגן נשיא הטכניון לקשרי חוץ ופיתוח משאבים, הציג בפני השר את שיתופי הפעולה של הטכניון עם חברות יפניות ועם גורמים באקדמיה ביפן. הוא ציין כי “לפני כשנתיים הקים הטכניון אגודת ידידים ביפן, ומאז הולכים הקשרים ומתרחבים: תמיכה של תורם יפני במרכז הסייבר בטכניון, תמיכה של חברת Inchia בנושאי פוטוניקה וכימיה, שיתוף פעולה בנושא רובוטיקה ומחקר משותף בתאי גזע. לאחרונה התקיים בטכניון מפגש חוקרים ישראלי-יפני בנושא רפואה רגנרטיבית ושימושים רפואיים בתאי גזע. המפגש, שהתקיים בפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט, נועד להדק את הקשר בין הטכניון ואוניברסיטת קיוטו.”

השר היפני הודה לאנשי הטכניון על האירוח ואמר: “יפן וישראל חולקות חזון משותף של פיתוח טכנולוגיה מתקדמת לטובת האנושות כולה. אנחנו רוצים להבין וללמוד מכם את סוד ההצלחה וכיצד עשיתם את זה. תודה שאתם חולקים עמנו את המידע והניסיון שלכם כדי לסייע לנו בהשגת פריצות דרך מדעיות וטכנולוגיות. ”

 

 

 

 

מענק אמריקאי יוקרתי לפרופ’ רועי קישוני מהטכניון .פרופ’ קישוני הוא החוקר היחיד מחוץ לארה”ב שיקבל השנה את המענק מטעם קרן קאוולי

שלושה צוותי מחקר, אחד מהם מהטכניון, יקבלו מענקים מתכנית Kavli Microbiome Ideas Challenge של קרן קאוולי. הקרן הכריזה על המענקים כדי לעודד פיתוח כלים חדשים ושיטות בין תחומיות בתחום המיקרוביום – חקר קהילות החיידקים החיות בגופנו. ההצעות הנבחרות כוללות מחקר בנושא מתגים גנטיים הפועלים במערכות אקולוגיות של חיידקים, כלים לפענוח מולקולות תקשורת הפועלות בממלכות שונות בעולם החי, וגישה חדשנית למיפוי אינטראקציות בין מינים שונים של חיידקים.

כדי לתמוך במיזם המיקרוביום האמריקאי (National Microbiome Initiative) שהשיק המשרד למדיניות מדע וטכנולוגיה בבית הלבן, ולהאיץ את הגילויים בתחום מחקר זה, התחייבה קרן קאוולי להקצות מיליון דולר לתכנית Kavli Microbiome Ideas Challenge לצורך תמיכה בפיתוח כלים מדעיים חדשניים לחקר החיים ברמה החיידקית.

“זוהי הזדמנות נפלאה לתמיכה במחקר בין-תחומי בסיכון גבוה, שלרוב אינו מקבל מימון רגיל,” אמר טים דונהיו, יו”ר הוועדה המדעית המייעצת לתכנית. “הפרויקטים שנבחרו טומנים בחובם פוטנציאל רב לפיתוח שיטות וכלים חדשניים הצפויים ליישום נרחב בסביבות רבות. פרויקטים אלה יצעידו את התחום קדימה מתוך הבנה סיבתית עמוקה של פעולת החיידקים וקהילות החיידקים. קרן קאוולי נודעת בהשקעתה בתחום זה ובתרומתה להתפתחותו המואצת.”

במענק היוקרתי זכו שלוש קבוצות ובהן קבוצה בראשות פרופ׳ רועי קישוני, חבר סגל בפקולטה לביולוגיה בטכניון וראש המרכז הבין-תחומי למדעי החיים וההנדסה ע”ש לורי לוקיי. המענק שניתן לצוות של הטכניון הוא היחידי שניתן מחוץ לארה״ב. צוות המחקר בראשות פרופ’ רועי קישוני ייעזר במענק בפיתוחן של שיטות מדידה חדשניות למדידת אינטראקציות בין זנים שונים של חיידקים באמצעות מעקב אחר הגידול של זנים שונים של חיידקים על ידי כליאתם בטיפות ג׳ל מיקרוסקופיות. צוות המחקר מפתח ומיישם גישה חדשנית זו למיפוי מקיף של אינטראקציות בין זני חיידקים בקהילותיהם הטבעיות. מחקר זה יאפשר להבחין בין זנים התומכים בגידול של זנים אחרים לבין זנים המעכבים גידול, וכן לזהות מתווכים טבעיים (כגון אנטיביוטיקות חדשות) באינטראקציות בין זנים.
״בסביבה הטבעית, למשל באדמה, חיים אלפי זנים של חיידקים זה לצד זה,” אומר פרופ׳ קישוני. ״אנחנו יודעים הרבה על כל אחד מהזנים הללו בנפרד, אבל קשה לנו להבין כיצד הם מתקיימים כקהילה. אנחנו מקווים שהשיטה החדשה שהצענו תאפשר מיפוי של האינטרקציות בין החיידקים השונים בזמן שהם חיים יחד, עוזרים זה לזה או מתחרים זה בזה בסביבתם הטבעית.”

לצורך מימון המחקרים ולגיבוש קבוצות מחקר רב תחומיות חברו שלושה ארגוני מדע אמריקאים: האגודה האמריקאית למיקרוביולוגיה (ASM), האגודה האמריקאית לכימיה (ACS) והאגודה האמריקאית לפיזיקה (APS). לדברי סטפאנו ברטוצי, מנכ”ל האגודה האמריקאית למיקרוביולוגיה, “תכנית Kavli Ideas Challenge תאפשר שיתוף פעולה בין קהילות מדעיות שונות מתחומי הביולוגיה החישובית, הפיזיקה והכימיה האנליטית, שיוביל לפיתוח כלי מחקר חדשים וחשובים.”

תכנית Kavli Microbiome Ideas Challenge של קרן קאוולי

 

 

 

 

 

 

 

 

 

פרופ’-משנה אסיה רולס מהפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט בטכניון זכתה במענק הבינלאומי היוקרתי מטעם המכון הרפואי הווארד יוז (HHMI) לחוקרים מבטיחים מחוץ לארה”ב. ברשימת הזוכים במענק חמישה חוקרים נוספים מישראל:  ד”ר יוסי בוגנים וד”ר עידן עפרוני מהאוניברסיטה העברית וד”ר ערן אלינב, ד”ר שלו איצקוביץ ופרופ’ עידו עמית ממכון ויצמן למדע.
מענק International Research Scholars יינתן ל-41 חוקרים מרחבי העולם, שכל אחד מהם יקבל 650,000 דולר. המדענים שנבחרו מייצגים מגוון רחב של מדינות בעולם ומגוון רחב של תחומי מחקר ובהם מדעי המוח, גנטיקה, ביופיזיקה, פרזיטולוגיה וביולוגיה חישובית. סגן נשיא המכון הרפואי הווארד יוז דייויד קלפאם אמר כי “מדובר בקבוצת מדענים מבריקה שתקדם את המחקר הביו-רפואי בעולם, ואנו שמחים לתמוך בה לצד התורמים השותפים – קרן ביל ומלינדה גייטס, Wellcome Trust ו-Calouste Gulbenkian Foundation.”

 

המענק נועד לטפח מדענים מבטיחים בתחילת דרכם האקדמית בתחום הביו-רפואה ולהעניק להם חירות לסלול כיווני מחקר חדשים ולקדם פרויקטים יצירתיים. פאנל של מדענים בכירים בחר ב-41 הזוכים מתוך 1,400 מועמדים, וזאת על סמך הישגיהם בעבר והפוטנציאל שלהם להצלחה משמעותית בעתיד. התחרות הייתה פתוחה למדענים בתחילת דרכם שהועסקו במשרה מלאה באוניברסיטה מחקרית, בבית ספר לרפואה או במוסד ללא מטרות רווח וניהלו מעבדה משלהם במשך פחות משבע שנים. כריס קרפ, מנהל בכיר בקרן ביל ומלינדה גייטס, אמר כי “אנו נרגשים לשלב ידיים עם שותפינו בתמיכה במדענים מעולים אלה, שיקדמו פתרונות לאתגרי הבריאות העומדים בראש סולם העדיפויות העולמי.”

“הזכייה במענק היא כבוד גדול עבורי”, אמרה פרופ’-משנה אסיה רולס מהפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט בטכניון, “וברור לי שהיא תזניק את המחקר שלי קדימה.” פרופ’-משנה רולס חוקרת את הקשר בין המוח ומערכת החיסון. לדבריה, “אני מתמקדת באופן שבו המוח, המחשבות והרגשות יכולים להשפיע על בריאות הגוף. על פניו זו אמנם שאלה פילוסופית אבל אפשר לחקור את ההשפעה הזאת גם באופן מדעי, משום שרגשות ומחשבות מתורגמים בסופו של דבר לפעילות מוחית שאנחנו יכולים למדוד. אנחנו יכולים להשפיע על איזורים מסוימים במוח ולבדוק את ההשלכות על מערכות אחרות, למשל על מערכת החיסון. אנחנו מתמקדים במערכת החיסון כי זו המערכת המתמודדת עם חיידקים, גידולים סרטניים ופציעות ושומרת עלינו, וכך אנחנו יכולים להבין את השפעתו של המוח עליה ועל יכולתה לחסל, למשל, תאים סרטניים. אני מקווה שהמחקרים האלה יובילו לפיתוח גישות חדשות לשפעול המנגנונים הטבעיים של הגוף הנאבקים במחלות ובגידולים סרטניים.”

 

ד”ר שלו איצקוביץ ממכון ויצמן למדע אמר: “זהו כבוד גדול להיות חלק מתוכנית יוקרתית זו, שתעניק למעבדתי במכון ויצמן למדע תמיכה וסיוע משמעותיים בשנים הקרובות.”

 

ד”ר ערן אלינב ממכון ויצמן למדע הוסיף: “בחירתי כחוקר HHMI מאוד משמעותית עבורי ועבור המחקר שלי, שכן היא מהווה הכרה במאמץ הגדול שקבוצת המחקר שלי מבצעת בשנים האחרונות בניסיון להבין ולפצח שאלות ביולוגיות משמעותיות למדע הבסיסי וגם לרפואה. אני מקווה ומאמין שבעזרת HHMI נוכל להמשיך ולפתח את המחקר שלנו לכיוונים חדשים וחשובים.”

“אנו מאושרים על שותפותנו בתמיכה בקהילה יוצאת דופן זו של חוקרים בינלאומיים,” אמרה אן-מרי קוריאט מ-Wellcome Trust. “המומחיות שלהם וצמאונם לידע יסייעו לנו להבין טוב יותר את מנגנוני הפעולה הביולוגיים, את מקורותיהן של מחלות ואת השלכותיהן.” ג’ונתן הווארד, מנהל מכון Calouste Gulbenkian Foundation, אמר: “אנו גאים לשתף פעולה בתמיכה בקבוצה יוצאת דופן זו של מדענים בתחום הביו-רפואה – תחום הניצב במרכז עבודתו של המכון שלנו.”

דר’ עידן עפרוני, מהמכון למדעי הצמח וגנטיקה בפקולטה לחקלאות זכה בפרס על עבודתו בחקר רגנרציה ויצירת איברים חדשים אצל צמחים. “לצמחים יכולת אדירה לשרוד פציעות חמורות” הוא אומר, “אנחנו יודעים שהם עושים זאת על ידי יצירת אזורים שנקראים מריסטמות המכילות את תאי הגזע של הצמח אך מעט מאוד ידוע כיצד הם עושים זאת”. בבסיס המחקר אנו מנסים להבין כיצד צמחים מצליחים לייצר מריסטמות ותאי גזע וכיצד ניתן לשלוט על היכולת הזו”. “אני גאה מאוד להיות חלק מקבוצת החוקרים המצויינת הזו, ואין לי ספק שהתמיכה של קרן HHMI תעזור לי לקדם את המחקר שלי ואת תחום הרגנרציה של צמחים.”

דר’ יוסי בוגנים מהמחלקה לביולוגיה מולקולרית וחקר הסרטן באוניברסיטה העברית זכה בפרס על עבודתו בתחום חקר תאי הגזע להשתלות איברים. דר’ בוגנים הצליח לפתח תאי גזע משובחים לשימוש בהשתלות איברים המצעידים את חקר הרפואה הרגנרטיבית צעד קדימה לקראת שימוש בפועל ומעניק תקווה לחולים הזקוקים לטיפול הכולל השתלה תאית. “אני נרגש ומלא כבוד על הזכייה בפרס. המחקר בתחום הרפואה הרגנרטיבית ממשיך להתפתח כל העת ובמחקרנו התמקדנו בשיפור איכות תאי הגזע של תאי גזע עובריים מושרים המהווים בסיס טוב למידול מחלות ומציאת תרופות מכיוון שניתן להפיקם מחולים שונים וממחלות שונות (פרקינסון, אלצהימר, ALS ועוד…). למרות הפוטנציאל העצום הגלום בתאים אלו, איכות התאים עדיין לא מספקת בכדי להשתמש בהם בקליניקה ויש צורך למצוא את הפרוטוקול הטוב ביותר שיאפשר ייצור תאי גזע מושרים איכותיים שלא יהוו סכנה עתידית לחולה.  לשמחתנו הרבה הצלחנו לקצור הצלחות מרשימות במחקרים שיצעידו את הידע ואת התחום קדימה”.

המכון הרפואי הווארד יוז
המכון הרפואי הווארד יוז (www.hhmi.org) ממלא תפקיד חשוב בקידום החינוך והמחקר המדעי. מדעני המכון, מכל רחבי הארץ והעולם, אחראים לתגליות חשובות שמקדמות הן את בריאות האדם והן את ההבנה הבסיסית בביולוגיה. המכון שואף להפוך את החינוך המדעי להתנסות יצירתית ובינתחומית המשקפת את הלך הרוח של מחקר אמיתי.

קרן ביל ומלינדה גייטס
קרן ביל ומלינדה גייטס (www.gatesfoundation.org) פועלת כדי לעזור לכל בני האדם לנהל חיים בריאים ויצירתיים, וזאת מתוך אמונה כי כל בני האדם שווים. במדינות מתפתחות היא מתמקדת בשיפור בריאותם של התושבים ומעניקה להם הזדמנות לחלץ את עצמם מרעב ומעוני. בארצות הברית היא שואפת להבטיח שלכל אדם – ובמיוחד לאוכלוסיות מועטות משאבים – תינתן הזדמנות להצליח בבית הספר ובחיים. ממרכזה בסיאטל, וושינגטון מנוהלת הקרן על ידי המנכ”לית סו דזמונד-הלמן והיו”ר השותף ויליאם גייטס, בהנהגתם של ביל ומלינדה גייטס וכן וורן באפט.
Wellcome Trust

Wellcome Trust (www.wellcome.ac.uk) היא קרן צדקה עולמית המוקדשת לשיפור הבריאות. היא תומכת בטיפוח אנשים מבריקים במדע, במדעי הרוח ובמדעי החברה, כמו גם בחינוך, במעורבות ציבורית ובמחקר רפואי יישומי. תיק ההשקעות של הקרן מעניק לה אפשרות לתמוך בעבודות מחוללות שינוי כגון ריצוף הגנום האנושי, פיתוח תרופה חדשה למלריה ועוד.

Calouste Gulbenkian Foundation
Calouste Gulbenkian Foundation (www.gulbenkian.pt/inst/en/Homepage) היא קרן בינלאומית שנושאת את שמו של הנדבן, איש העסקים ואספן האמנות יליד ארמניה קאלוסט סרקיס גולבנקיאן (1855-1969). במשך כשישה עשורים מקיימת הקרן פעילויות נרחבות הן בפורטוגל והן בארצות אחרות באמצעות פיתוח פרויקטים פנים-ארגוניים, בשותפות עם מוסדות אחרים ובהענקת מלגות ומענקים.

 

 

 

 

 

 

 

לסרטון של פרופ’ אסיה רולס

הטכניון מעמיק את שיתוף הפעולה עם האקול פוליטכניק: שתי האוניברסיטאות חתמו על הסכם לשיתוף פעולה בין האקסלרטורים שלהן במהלך הביקור

“בצרפת יש חוקרים מעולים ויזמים מצוינים, אבל התרגום של מחקר מדעי למוצרים יישומיים לוקה לעתים בחסר. זה צוואר הבקבוק שלנו, ונשמח ללמוד מכם כיצד מבצעים את התרגום הזה בהצלחה.” כך אמר עמנואל מקרון, שר הכלכלה, התעשייה והדיגיטל של צרפת, בביקורו (א’) בטכניון.

מקרון הגיע לטכניון בראש משלחת עליה נמנו, בין היתר, שגריר צרפת בישראל פטריק מיזונאב, נשיא האקול פוליטכניק ז’אק ביו ומשלחת של בכירי תעשייה והיי-טק מצרפת. לדבריו, “באתי לכאן עם כדי לקבל מכם השראה וללמוד כיצד לייצר שיתוף פעולה בין יזמים, מהנדסים, חוקרים ומשקיעים. אין לי ספק שההסכם שאנו חותמים היום יועיל לשני הצדדים, שכן מחקר ושיתוף פעולה הם הדרך לבניית העתיד.”

במהלך הביקור חתמו נשיא הטכניון, פרופ’ פרץ לביא ונשיא האקול פוליטכניק (École Polytechnique) על הסכם להעמקת שיתוף הפעולה בין האקסלרטורים של שתי האוניברסיטאות – X-Up (אקול פוליטכניק) ו-T-Factor (הטכניון).

מטרת ההסכם היא להמשיך ולהעמיק את שיתוף הפעולה בין שני האקסלרטורים באופן שיועיל לשני הצדדים בהיבטים של כוח אדם וקשרים עם משקיעים, מפיצים ושותפים עסקיים וממשלתיים. יזמי הסטארט-אפ בכל אקסלרטור יזכו בגישה לאקסלרטור השני, ויוכלו לבקר במוסד השני במשך שישה שבועות, שבהם יפגשו גורמים מרכזיים בתחומם וירחיבו את קשריהם העסקיים במישור הבינלאומי.

נשיא הטכניון העניק לשר מקרון את מדליית הטכניון ואמר כי חתימת ההסכם היא המשך חשוב להסכם שנחתם בין הטכניון לאקול פוליטכניק בנובמבר 2013: “ההסכם עליו חתמנו היום מעמיק עוד יותר את הקשרים בין האקול פוליטכניק והטכניון. לאחר שהנחנו את היסודות לשותפות בינינו ב-2013, ננצל כעת את המשאבים והניסיון המצטבר של שני המוסדות על מנת לחזק את הכלכלה בשתי המדינות”.

נשיא הפוליטכניק, ז’אק ביו (Jacques Biot), אמר כי “ההסכם הנוכחי, שהוא המשך להסכם שנחתם ב-2013, יאפשר לשני המוסדות להעצים את תמיכתם בייסודן של חברות סטארט-אפ ובפיתוחן – מטרה חשובה ביותר לנו ולטכניון.”

פרופ’ יורם פלטי מהפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט הציג לאורחים את חברת NovoCure, המפתחת טיפול ייחודי לסרטן. החברה, הפועלת כעת לגייס 300 מיליון דולר בנאסד”ק, הוקמה על ידי פרופ’ פלטי על סמך טכנולוגיה שהוא פיתח בטכניון ועד היום טופלו בטכנולוגיה זו יותר מ-1,600 חולי סרטן המוח.

את האירוע חתמה סקירתה של ד”ר יואל מארק, בוגרת הטכניון, המכהנת כיום כסגנית נשיא ב-Yahoo!  וכמנהלת מרכזי המחקר של החברה בישראל, אודות פריחתם של מרכזי המחקר של החברות הגדולות בחיפה והקשר בינם לבין הטכניון.   לאחר מכן סיירו האורחים במעבדות הטכניון, שם נפגשו עם חוקרים וסטודנטים.

 

 

 

 

הישגים ישראליים מרשימים באולימפיאדת מנדלייב בכימיה, שנערכה לאחרונה בקזחסטן

שניים מחמשת התלמידים במשלחת הישראלית, שהוכשרו והתאמנו בחודשים האחרונים בפקולטה לכימיה ע”ש שוליך בטכניון, חזרו עם מדליות מאולימפיאדת מנדלייב בכימיה, שנערכה בקזחסטן.
רון סולן, תלמיד י”ב בתיכון ראשונים בהרצליה, זכה כעת במדליית זהב, וזאת לאחר שהשיג מדליית כסף באולימפיאדה הבינלאומית בכימיה שהתקיימה בקיץ האחרון בגיאורגיה.

אופיר שמול מהתיכון הישראלי למדעים ולאמנויות ירושלים זכה במדליית ארד. עוד השתתפו במשלחת רינה סבוסטיאנוב מתיכון מקיף ג’ אשדוד, בן פיליארסקי מבית ספר מקיף על שם רבין קרית ים ואמיל ברגינסקי מתיכון מקיף אורט פסגות כרמיאל – כולם תלמידי י”ב.

את הנבחרת ליוו ד”ר איזנה ניגל-אטינגר – מאמנת ראשית, גבריאלה הלוי – מהנדסת מעבדת כימיה כללית, פרופ’ זאב גרוס – ראש תכניות הנוער לכימיה בטכניון, וגב’ מירה ראובן כץ – האחראית על מנהלה ולוגיסטיקה.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

מחקר משותף של צוותים מהטכניון ומ-UCLA שופך אור על היווצרותה של החגורה הטקטונית המקיפה את כארון, הגדול בירחיו של פלוטו

כארון, הגדול בירחיו של פלוטו, התגלה בשנת 1978 ומעורר מאז סקרנות רבה בשל תכונותיו המיוחדות. הוא חג קרוב מאוד לפלוטו וקטן ממנו רק בכ-50%, עובדה ההופכת אותו לירח הגדול ביותר (יחסית לפלנטה שלו) במערכת השמש.

באמצע יולי 2015 חלפה החללית (גשושית) New Horizons בקרבת פלוטו (כ-12,600 ק”מ ממנו) והביאה תמונות חסרות תקדים לא רק מפלוטו אלא גם מכארון. לדברי פרופסור-משנה חגי פרץ מהפקולטה לפיזיקה בטכניון הכילו התמונות האלה הפתעות רבות, ובהן קיומה של חגורה טקטונית המקיפה את כארון. כעת, יחד עם עמיתו ד”ר אורי מלמוד מהטכניון ופרופ’ ג’רלד שוברט מ-UCLA (אוניברסיטת קליפורניה לוס אנג’לס), מפרסם פרופסור-משנה פרץ השערה הנוגעת להיווצרותה של חגורת כארון. המחקר המתפרסם בכתב העתMonthly Notices of the Royal Astronomical Society מספק מודל חדש של ההתפתחות התרמית והפיזיקלית המסובכת של כארון ותורם לדיון המדעי הרחב יותר, הנוגע להיווצרותו ולמאפייני פני השטח שלו.

לדברי פרופסור-משנה פרץ, כמה אתגרים ניצבים כיום בפני מדענים החוקרים את הירח המיוחד הזה: “ראשית, דרושה תיאוריה מוצלחת שתסביר כיצד נוצר כארון. שנית, עלינו לאפיין את האופן שבו התפתח ממצבו הראשוני ועד היום. כעת, לאור התמונות האיכותיות של פני השטח שלו, ניצבת לפנינו שאלה שלישית: כיצד המאפיינים של פני השטח האלה קשורים להיווצרותו של כארון ולהתפתחותו? וכמובן – סוגיית החגורה שצולמה על ידי New Horizons.”

 

החגורה הטקטונית

התמונות שהגיעו מ-New Horizons מציגות סדרה של גאיות ורכסים המכסים את שטחו של כארון באזור הסמוך לקו המשווה שלו וכך יוצרים חגורה טקטונית הבולטת מפני השטח וגולשת גם לחצי-הירח הרחוק מפלוטו – אזור שלא צולם על ידי החללית. חגורה זו מפרידה בין שני אזורים נבדלים מאוד באופיים: המישורים החלקים יחסית בדרום והאזורים הגבשושיים יותר בצפון. בכמה מקומות, ובמיוחד בעמק הגדול ביותר Serenity chasma המופיע בתצלום בצד הימני של החגורה הטקטונית, נראה כאילו פני השטח של כארון נקרעו. “ההשערה שלנו,” אומר פרופסור-משנה פרץ, “היא שכארון עבר התרחבות הדרגתית שהובילה לקריעת פני השטח שלו, ויש לנו הסבר לכך.”

 

כמו בקבוק במקפיא

התרחבותם של גופים אחרים במערכת השמש מוסברת בקפיאתו של אוקיינוס תת-קרקעי פנימי. כתוצאה מהתרחבות המים בקפיאתם מופעל לחץ על פני השטח של הגוף, ובשלב מסוים הוא עלול להתפוצץ – בדומה לבקבוק זכוכית מלא מים המאוחסן במקפיא. ישנם חוקרים הגורסים כי דבר דומה קרה לכארון: האוקיינוס שבתוכו קפא והתרחב. “הבעיה היא,” אומר פרופסור-משנה פרץ, “שאין שום הוכחה שהיה בתוך כארון אוקיינוס פנימי. לכן אנחנו מציעים הסבר אלטרנטיבי.”

על פי ההסבר של הקבוצה המשותפת לטכניון ול-UCLA אופיין כארון בעבר במרקם נקבובי. נקבוביוּת (Porosity) מוגדרת כיחס בין החלל שבין גרגירי החומר לבין נפח הגרגירים נטו. מאז לידתו, לפני מאות מיליוני שנים, ירדה רמת הנקבוביות של כארון וגדלה דחיסותו, וזאת כתוצאה מכמה גורמים: התחממות (בהשפעת מקורות האנרגיה הפנימיים שלו), כוח כבידה וריאקציות סלע-מים. בהמשך נפרדו המים מהסלע וקפאו על פני השטח של כארון. זה ההסבר למבנהו המרובד של כארון.

החגורה הטקטונית מרוכזת באזור קו המשווה של כארון, אך אינה מקבילה לו לגמרי. גם עובדה זו מוסברת במחקר המתפרסם כעת. על פי אחת ההשערות, החגורה נוצרה סביב שכבת קו המשווה הישן כתוצאה מכך שבאזור זה היה קרום דק יותר או מוחלש כתוצאה מהתכווצות ראשונית של כארון;  אחרי שנוצרה החגורה השתנה ציר הסיבוב של כארון כתוצאה מהתנגשות, וזו הסיבה לכך שהחגורה וקו המשווה הנוכחי אינם חופפים. התנגשות זו עשויה להסביר גם את השוני הגיאופיזי בין שני חצאי הכדור (ההמיספרה הצפונית לחגורה לעומת זו הדרומית לה), וכמו כן גם פעילות קריו-וולקנית מיד לאחר ההתנגשות. מחקר זה פותח שדה חדש של מחקרים אפשריים.

למאמר:

https://academic.oup.com/mnras/article-lookup/doi/10.1093/mnras/stx546

 

 

 

 

 

הטכניון מגיע לת”א ולכם יש הזדמנות נוספת להירשם ללימודי תואר ראשון
ההרשמה לאירוע בעיצומה!

 

חוקרים בפקולטה לביולוגיה בטכניון גילו שלוש קבוצות חדשות של וירוסים התוקפים מיקרואורגניזמים מקבוצת הארכאות

מיקרואורגניזמים ימיים מהווים אתגר מחקרי עבור מדענים מתחום הביולוגיה, שכן רבים מהם אינם ניתנים לגידול במעבדה. אחת הדרכים לחקור יצורים אלה היא איסוף מים מן האוקיינוס וחקירה של החומר התורשתי (DNA) הנמצא בהם.

מאמר המתפרסם בכתב העת Current biology מציג ממצאים חדשים שהושגו בדרך זו לגבי וירוסים התוקפים מיקרואורגניזמים מאחת מקבוצות הארכאות הימיות (Euryarchaeota). קבוצה זו שכיחה ביותר באוקיינוסים ומסוגלת להפיק אנרגיה מאור השמש במנגנון השונה מפוטוסינתזה, אך עד כה לא הצטבר ידע רב לגביה.

את המחקר המתפרסם כעת ערך ד”ר אלון פילוסוף בהנחיית פרופ’ עודד בז’ה מהפקולטה לביולוגיה בטכניון. לצורך המחקר נאספו דגימות של עשרות ליטרים משכבת המים העליונה במפרץ אילת ומתוכן רוצפו מקטעי DNA. בשיתוף עם תלמיד המחקר חוזה פלורס ועמיתיהם של חוקרי הטכניון – פרופ’ יוג’ין קונין וד”ר נטליה יוטין ממכון הבריאות האמריקאי (NIH) וד”ר איתי שרון ממכללת תל חי – הסיקו החוקרים ממקטעי ה-DNA את זהותם של המיקרואורגניזמים החיים במים אלה. זאת באמצעות מטא-גנומיקה (metagenomics) – גישה ביואינפורמטית המשלבת אלגוריתמים ממדעי המחשב עם ידע ביולוגי.

החוקרים הרכיבו את מקטעי ה-DNA באופן חישובי, בדומה לבניית פאזל ממיליוני חלקים ללא תמונה מנחה, וכך שחזרו וירוסים התוקפים את אותן ארכאות ימיות.  שחזור מורכב זה התאפשר הודות לשימוש במערך המחשוב ״אטלס״, המשמש גם לניתוח תוצאות ממאיץ החלקיקים CERN בשוויץ.

לדברי אלון פילוסוף, התגלו במחקר 26 וירוסים שלא היו ידועים עד כה למדע. “על סמך הדמיון בין מקטעים מהמטען הגנטי של הווירוסים לאלה של הארכאות הימיות התחלנו בעבודת בילוש והסקנו שווירוסים אלה תוקפים את אותם מיקרואורגניזמים. זאת כאמור מבלי שאפשר לגדל במעבדה לא את הווירוסים ולא את הארכאות.” תוצאות המחקר שופכות לראשונה אור על יחסי הגומלין בין קבוצות מרכזיות במערכת האקולוגית הימית.

המחקר מומן על ידי האיחוד האירופי (מענק ERC), מרכז לורי לוקיי בטכניון ומכון ראסל ברי לננוטכנולוגיה בטכניון.

למאמר המלא לחצו כאן

 

קבוצת סטודנטים מהפקולטה להנדסת מכונות בטכניון בנתה מכונת “רוב גולדברג” לכבוד יום העצמאות ה-69 של מדינת ישראל.
מכונת רוב גולדברג היא מתקן מורכב ככל האפשר לביצוע משימות פשוטות. הסטודנטים ביקשו ליצור מערכת הנדסית המציגה את הישגיהם של הטכניון ושל מדינת ישראל ובהם אירועים היסטוריים מרכזיים כדוגמת העלייה לארץ, הנחת אבן הפינה לטכניון, הכרזת העצמאות, הקמת הכנסת, בניית המוביל הארצי, הענקת פרסי נובל לחוקרים ישראלים ובניית “אומת הסטארט-אפ”. את הקבוצה הובילו סתיו ילון, סטודנט לתואר שני וסער ניטצקי, סטודנט לתואר ראשון. לדברי סתיו “ניסינו לייצר מערכת מרהיבה שמבצעת פעולות הקשורות להישגיהם של הטכניון ומדינת ישראל. לפרויקט נרתמו סטודנטים רבים מהפקולטה להנדסת מכונות שהשקיעו מזמנם הפנוי את הפרויקט בזמן. המכונה הורכבה בכיתת הלימוד למבוא יצירתי להנדסת מכונות, המכילה את הציוד שנדרש להקמת המיצג המיוחד הזה.”

 

לינק לסרטון: https://goo.gl/MNoGmU

כתב העת Science מדווח על פריצת דרך בתחום האינטראקציה בין אור וחומר. המחקר, שנערך על ידי חוקרים בטכניון ועמיתיהם בגרמניה, צפוי להוביל לחידושים דרמטיים במחשוב קוונטי, בדימות מיקרוסקופי ובאחסון אופטי של מידע

חוקרים בטכניון ועמיתיהם בגרמניה מציגים פריצת דרך מדעית-טכנולוגית בתחום האינטראקציה בין אור וחומר. בלב המאמר שהתפרסם בכתב העת Science מוצג מעקב אחר מערבולות פלזמונים ברזולוציית זמן ומרחב חסרת תקדים. היישומים הפוטנציאליים רבים ומגוונים: אחסון אופטי של מידע, מלקחיים אופטיים (אחיזה של חומר באמצעות אור), הצפנה קוונטית, מחשוב קוונטי, דימות מיקרוסקופי, יריעות דקות המאופיינות בתכונות מגנטיות ייחודיות ועוד.

המחבר הראשי של המאמר הוא גרישה ספקטור, הלומד לדוקטורט בהנחייתו של פרופ’ מאיר אורנשטיין מהפקולטה להנדסת חשמל ע”ש ויטרבי בטכניון. עוד חתומים על המאמר חוקרים מהאוניברסיטאות הגרמניות קייזרסלאוטרן, דואיסבורג-אסן ושטוטגרט.

פלזמונים הם מעין גלים משטחיים הנובעים מצימוד בין אור לפלזמה של אלקטרונים חופשיים במתכות. הם נוצרים בממשק שבין חומר מוליך לחומר מבודד כתוצאה מפגיעת אור בחומר ומאופיינים בתכונות פיזיקליות ייחודיות ובהן קיצור משמעותי של אורך הגל של האור הפוגע. היכולת לעצב מבנים ננומטריים במתכות מאפשרת יצירה מבוקרת של מערבולות פלזמוניות זעירות הנושאות תנע זוויתי אורביטלי (OAM) ולמעשה לכודות על המשטח.

מהירות הסיבוב הגבוהה של המערבולות הפלזמוניות מאתגרת את מי שרוצה לעקוב אחריהן וללמוד את מנגנון היווצרותן. מכאן חשיבותו הדרמטית של המאמר הנוכחי ב-Science, המציג הצלחה ראשונה במעקב מדויק אחר התפתחותן של מערבולות פלזמוניות ברזולוציה חסרת תקדים של זמן ומרחב.

 

רקע היסטורי-מדעי

מאז עבודתו התיאורטית של הפיזיקאי ג’ון הנרי פוינטינג ב-1909, והניסויים שערך ריצ’רד בת’ באמצע שנות השלושים, ידוע שהאור מאופיין בתנע זוויתי המזכיר תנועה של סביבון סביב עצמו. באופן ציורי, אפשר לדמות את האלקטרון לכדור קטן המסתובב סביב עצמו במהירות נתונה (ספין) – בדומה לכדור הארץ או לירח, למשל.

במשך כמעט מאה שנה התייחסה הקהילה הפיזיקלית לספין כתנע הזוויתי היחיד של הפוטון. עם זאת, בעקבות עבודתו החלוצית של לס אלן שפורסמה ב-1992, התברר כי האור יכול לשאת תנע זוויתי נוסף: תנע זוויתי אורביטלי (OAM). במצב זה האור מתקדם בדומה למדרגות ספיראליות וחזיתות הגל מסתובבות בקצב של מאות טריליוני סיבובים לשנייה. חברי קבוצתו של פרופ’ ארז חסמן, אף הוא מהטכניון, היו הראשונים להראות בשנת 2008 שניתן לעורר מערבולות פלזמוניות על משטחים.

OAM הוא מושא מחקר אטרקטיבי לא רק בשל העניין המדעי הטהור אלא גם בשל הפוטנציאל היישומי העצום הטמון בו: הצפנת מידע, הגדלת הקיבולת של מערכות תקשורת המבוססות על סיבים אופטיים, הצפנה קוונטית ועוד. לבסוף, מזעור התנע הזוויתי הנישא על ידי האור וצימודו לפלזמונים טומן בחובו את הפוטנציאל להעביר כמויות גבוהות של תנע זוויתי לחומר ולאפשר מעברי אנרגיה שכיום נחשבים בלתי אפשריים.

 

כדי לייצר התקנים אופטיים זעירים המסתמכים על OAM נדרשים אורכי גל זעירים במיוחד, שאינם אפשריים באופטיקה הרגילה. השימוש ב-OAM הנישא על ידי מערבולות פלזמוניות מתגבר על מגבלה זו מכיוון שתנודות אלה יכולות להגיע לאורכי גל קצרים הרבה יותר מאלה של האור המקורי. במילים אחרות, הן מאפשרות פיתוח התקנים פוטוניים שממדיהם פחותים מ-100 ננומטר (עשירית המיקרון).

 

פיתוחה של טכנולוגיה המפיקה תנודות פלזמוניות מבוקרות הוא אתגר קשה ומורכב, וההצלחה הנוכחית נובעת משיתוף הפעולה הישראלי-גרמני ומשילוב של גבישי זהב באיכות גבוהה מאוד, הבזקי לייזר מהירים ומיקרוסקופ אלקטרונים.

 

הקונספט נהגה על ידי גרישה ספקטור מהטכניון, שהוא כאמור המחבר הראשי של המאמר הנוכחי. החוקרת בטינה פרנק מאוניברסיטת שטוטגרט יצרה שכבות זהב דקות מאוד ובתוכן מעין “הברגה” על פי הנתונים שחישב ספקטור. חוקרים משתי האוניברסיטאות הגרמניות האחרות (קייזרלאוטן ודואיסבורג אסן) הקרינו על הזהב הבזקי לייזר קצרים במיוחד – הבזקים של כ-13 פמטו-שניות (פמטו-שנייה היא 10^-15 שנייה). פגיעת האור בזהב יצרה תנודות פלזמוניות שהחוקרים עקבו אחריהן במיקרוסקופ אלקטרונים ותיעדו אותן ברזולוציית זמן המאפשרת לראות תנועה של אור בתוך מחזור התנודה האופטי.התצפיות מאפשרות לראשונה הבנה מעמיקה של אבולוציית המערבולות ואופי התנהגותן. לבסוף הראו החוקרים דינמיקה של מערבולות הלכודות בממדים של כ-100 ננומטרים.

 

כאמור, מדובר בתצפית מדויקת ראשונה על היווצרות המערבולות הפלזמוניות, והתיעוד מראה כי מערבולות אלה הן מעין אדוות הנעות מן החוץ פנימה ומתאבכות במרכז. בתהליך זה נוצרות מספר “אונות” המסתובבות סביב המרכז. מספר האונות ומהירותן הזוויתית נמדדו כאן לראשונה, והן מהוות מדידה ישירה של התנע הזוויתי הנישא על ידי המערבולת. בין היתר גילו החוקרים כי ככל שה-OAM גדול יותר, כך נדרש למערבולת זמן ממושך יותר להשלמת סיבוב. הם מעריכים כי המחקר המתפרסם כעת עשוי לסלול דרך למערכות הצפנה זעירות המבוססות על OAM ולהוביל לאינטראקציות אור-חומר חדשות.

 

 

 

עצרת לזכרם של חללי מערכות ישראל ופעולות איבה וטרור

תתקיים ביום ראשון, ד’ באייר תשע”ז

30.04.2017 שעה 12:30 מול קיר הנופלים

רחבה ע”ש ויטרבי, פורום שרמן

הציבור מוזמן

בשעת העצרת לא יתקיימו לימודים