צמחים נראים לנו כאורגניזמים די פסיביים. הם אינם נעים בכוחות עצמם ונראים כלא מתקשרים עם הסביבה. מספר מחקרים אחרונים מגלים שלא בדיוק כך הדבר, כמו למשל מחקר חדש, אשר נעשה באוניברסיטת תל אביב בשיתוף פרופ' לילך הדני, ד"ר יובל ספיר ופרופ' יוסי יובל, אשר הוכיח שיש צמחים (או יותר נכון, הפרחים שלהם) שמסוגלים לשמוע.

במחקר נבדקה תגובתם של צמחי נר הלילה (Oenothera drummondii) להקלטות של צלילי כנפי דבורים ועשים. הצמח נקרא כך משום שפרחיו סגורים במשך היום ונפתחים בערב. כאשר הפרחים נפתחים, מגיעים רפרפים, לוגמים את הצוף בבסיס הפרחים וכך מאביקים אותם. החוקרים גילו כי קולות זמזום של משק כנפיים ליד הצמחים בתדר מסוים הובילו לעלייה מהירה של 20% בממוצע בריכוז הסוכר בצוף הפרחים, וזאת בהשוואה לריכוז הסוכר שנמדד בצמחים אשר נחשפו לצלילים גבוהים אחרים או שלא נחשפו לצלילים (מכאן שהתגובה היא תלוית תדר). כמו כן גילו החוקרים שהפרחים דמויי האפרכסת הם איבר השמע – כי כאשר עטפו את הפרחים והשמיעו קולות לצמח עצמו, לא חלה עלייה בריכוז הסוכר בצוף.

זהו המחקר הראשון אשר מוכיח שצמחים מסוגלים להגיב ביעילות ובמהירות לקולותיהם של מאביקים. אם הפרחים יכולים לשנות את ריכוז הסוכר שלהם בתגובה לרעשים חיצוניים, הם יכולים לחסוך במשאבי הסוכר שלהם והדבר משתלם אבולוציונית.  מחקרי המשך יכולים לבחון את היכולת של צמחים לשמוע ולהגיב גם לסוגי צלילים אחרים כמו מגע עם אוכלי עשב, אירועי אקלים ואולי גם קולות הנובעים מפעילות אנושית.

 

קישור לתקציר המאמר באנגלית- אתר biorxiv

קישור לכתבה על המחקר- אוניברסיטת תל-אביב

מסת החיים שעל פני כדור הארץ הינה דבר אשר משתנה כל הזמן, בין השאר גם בגלל פעילותו של האדם. היא משפיעה על תופעות עולמיות רבות כמו מחזור הפחמן בטבע, כמות המזון בעולם ועוד.

מפקד ביומסה עולמי, אשר בוצע על-ידי ינון בר-און בהנחייתו של פרופ' רון מילוא מהמחלקה למדעי הצמח והסביבה במכון ויצמן ושל פרופ' רוב פיליפס מהמכון הטכנולוגי של קליפורניה, הצליח להשוות לראשונה בין הביומסה של חיידקים, אצות, טרמיטים, עצים, בעלי חיים ובני-אדם. המחקר, אשר הצריך סקירת מחקרים רבים, התייעצות עם מומחים שונים והכרת שיטות מדידה בתחום, גילה למשל שהביומסה של הצומח היא הגדולה ביותר בכדור הארץ- 80% מהמסה של החיים על פני כדור הארץ עם כ-450 ג'יגה-טון פחמן (כן, גם יותר מהחיידקים שהם רק כ-13% מהביומסה של כדור הארץ עם 70 ג'יגה-טון פחמן). כמו כן, על אף שהאוקיינוסים מכסים שטח גדול יותר על פני כדור הארץ, הביומסה של אורגניזמים יבשתיים גדולה פי עד 100 מאשר זו של היצורים הימיים. ברמת בעלי החיים, פרוקי הרגלים (קבוצה הכוללת סרטנים, עכבישים וחרקים) הם הקבוצה הגדולה ביותר ברמת הביומסה (שימו לב שביומסה איננה כמובן מספר הפרטים אלא המסה שלהם), אחרי קבוצה זו נמצא קבוצת הדגים. בני האדם הם בעלי אותה ביומסה כמו הטרמיטים, 0.06 ג'יגה-טון פחמן.

המחקר הוא כמובן אומדן, כי למשל קשה ממש לדעת מהי בדיוק הביומסה של החיידקים (בעוד שלמשל את הביומסה של העצים קל יותר לאתר כי קיים מעקב תמידי על כך באמצעות לווין). למרות זאת, מעקב אחרי הביומסה תאפשר, בין השאר, לדעת כמה בני האנוש משפיעים עליה ומה ההשלכות של השפעות אלו על העתיד.

 

קישור לכתבה על המחקר- אתר מכון ויצמן

קצת על ביומסה

עטלף בתוך כדנית- זכויות התמונה שמורות ל-Merlin D.Thttle מאתר indefenseofplants
עטלף בתוך כדנית- זכויות התמונה שמורות ל-Merlin D.Thttle מאתר indefenseofplants

צמח הכדנית הינו צמח טורף, אשר שמו ניתן לו בזכות עליו דמויי הכד. רוב מיני הכדנית לוכדים חרקים אל תוכם, ולאחר שהחרקים טובעים במיצי העיכול בתוך העלים החלקים, הצמח מעכל אותם. מאידך ישנו מין כדנית בשם כדנית המסלי (Nepenthes hemsleyana), אשר נמצא בביצות בורנאו (בורנאו הינו אי בדרום מזרח אסיה, השלישי בגודלו בעולם; נחשב כאזור רבגוני וייחודי מבחינת החי והצומח- ע.ב.ח.), אשר יכולתו לפתות חרקים אל תוכו נמוכה יחסית. במקום זאת, על מנת לשרוד, מקיימת הכדנית שיתוף פעולה מעניין עם סוג עטלף קטן הנקרא "העטלף הצמרי על שם הארדוויק" (Kerivoula hardwickii). הכדניות מספקות לעטלפים מקום שינה מוגן בתוך עליהן ואילו גללי העטלפים מספקים לה חומרי מזון.
מחקר חדש, אשר נעשה על-ידי בני הזוג קרולינה ומיכאל שנר (Schoner) מאוניברסיטת גרייפסוואלד שבגרמניה בעזרת ראלף סימון (Simon) מאוניברסיטת ארלנגן-נירנברג, חקר בעזרת ניסוי את הדרך שבה מוצאים העטלפים את דרכם לכדניות. התברר שהדופן האחורית של כדי כדנית המסלי מחזירה את ההד החוזר אשר שולחים העטלפים לסביבתם בצורה הרבה יותר טובה משאר מיני הכדניות.
מחקר זה מגלה שמעבר לשיתוף הפעולה בין העטלפים לכדניות, הם גם הצליחו למצוא דרכים לתקשר ולמצוא זה את זו על מנת ליישמו.

 

קישור לכתבה על הידיעה- תיבת נעם (ד"ר נעם לויתן וד"ר יונת אשחר)

קצת על צמח הכדנית

פרעוש החתול
פרעוש החתול

החומרים שקיימים ברשותנו כיום אינם אופטימליים. מדענים מנסים למצוא כיום דרכים ליצור חומרים חזקים מאוד אך גם גמישים לשימושי בנייה שונים. אחד המקורות לחומרים כאלו הוא בעולם הטבע, בו החומרים הותאמו לתפקידם במשך מאות אלפי שנות אבולוציה (ייצור bottom to top ולא כפי שאנחנו עושים top to bottom). למשל, עץ הסקוויה חייב להיות בנוי בצורה מאוד חזקה על מנת לשאת משקל גדול מאוד. מבדיקה של מבנהו הפנימי התברר שהוא בנוי מסיבים של פולימר סוכרי אשר מאפשרים לו חוזק של פי 10 מפלדה. חומר זה, בייצור תעשייתי, נקרא CNC. מהצד השני ישנו פרעוש בשם cat flea אשר יכול לקפוץ לגבהים של פי 200 מגובהו המקורי (דמיינו אדם שקופץ לגובה של 400 מטרים, נניח לראש מגדל האמפייר סטייט בילדינג). התברר שפרעוש זה מצליח לעשות זאת בעזרת חלבון בשם רזילין (Resilin), מעיין גומי אשר מצליח להחזיר את כל האנרגיה שלו בצורה מושלמת. שילוב של Resilin עם CNC יהיה מסוגל לספק לנו חומר גם גמיש וגם חזק.
מדען ישראלי ראוי לציון בתחום הזה הוא פרופ' עודד שוסיוב מהמכון למדעי הצמח וגנטיקה בחקלאות של האוניברסיטה העברית. הצוות שלו, בין השאר, מצליח לייצר קולגן אנושי מצמחי טבק לאחר שהחדירו להם בהפריות מרובות את חמשת הגנים שנמצאים ב- DNA האדם אשר מייצרים קולגן. קולגן זה יכול לשמש למשל כתחליף עצם (Bone Void Filler). פרופ' שוסיוב הקים מספר חברות, אחת מהן היא Melodea אשר מייצרת קצפים (CNC Foam). כמו כן הוא הצליח לייצר את חלבון הרזילין בעזרת איתור הוראות הכנתו הרשומות ב-DNA, זאת במטרה להצליח ליצור שילוב של שני חומרים אלו לכלל חומר אחד חזק וגמיש (Res-CBD-CNC Film). חומר כזה, בזכות כוחו והאלסטיות שלו, יכול לשמש לשימושים רבים כדוגמת הדפסת בתים ומבנים אחרים, ספות, חלונות, חלקי גוף לגופנו ועוד.

 

קישור לכתבה על פרופ' עודד שוסיוב

מהו חלבון הרזילין?

קורי עכביש
קורי עכביש. יוצר התמונה הוא Luc Viatour תחת רישיון CC BY-SA 3.0

ביומימיקרי (Biomimicry) הינו מושג יחסית חדש אשר הופיע לראשונה בשנת 1982, אך צבר הכרה רק בשנת 1997 בעקבות הוצאת ספרה של ג'נין בניוס  "ביומימיקרי: חדשנות בהשראת הטבע".
משמעות המושג היא "חקיינות של הטבע". הביומימטיקה לוקחת את המודל הביולוגי שבו פותר הטבע בעיה ומנסה להשליך אותו אל התחום המדעי ולהיעזר בו לפתרון בעיה דומה.
הביומימטיקה מכילה גם תתי תחומים, כמו למשל הביוניקה, תחום אשר מחבר בין ביולוגיה לאלקטרוניקה וכל הזמן מתפתחת ומתרחבת.
בישראל קיים אירגון אשר נקרא "ארגון הביומימיקרי הישראלי" שהוא אירגון ללא מטרות רווח אשר נועד להעלות את המודעות לביומימיקרי בישראל ולחפש פתרונות אשר מבוססים על מנגנונים בטבע.
באתר זה ניתן לראות מגוון פתרונות שלקח המדע מהטבע כמו למשל טיפול בבעיית רעש רכבות ביפן אשר נלקחה מצורתו האווירודינמית של השלדג (Kingfisher) אשר מאפשרת צלילתו החלקה לתוך המים או לקיחת השראה ממבנה קורי עכביש על מנת לייצר חומרים בעלי עוצמה וחוזק.

 

הסבר על הביומימטיקה

אירגון הביומימיקרי הישראלי

file0001486305654כאבי ראש, שרירים ושיניים הם כאבים שניתן להתמודד איתם כהלכה בעזרת תרופות. מאידך, כאבים אשר נגרמים כתוצאה מדלקת- כמו כאבי גב, דלקת פרקים ועוד- הם הרבה יותר קשים לטיפול.
עד היום נעשה לצורך טיפול בכאבים כאלו שימוש במורפין, שמעבר לכך שהוא גורם לתופעות לוואי מסוכנות, הוא סם פסיכואקטיבי ממכר ביותר. מעבר לכך אפשר להזריק סטרואידים לאיזור, אשר אליהם הגוף מתרגל בסופו של דבר.
חומר חדש אשר קרוי רסיניפרטוקסין (RTX) והמבוסס על רעלן המצוי בצמח קוצני דמוי-קקטוס ממרוקו, מעניק תקווה חדשה. הוא מסתמן כחומר אשר מסוגל בהזרקה אחת, להעניק הקלה תמידית מכאב מקומי. הוא עושה זאת באמצעות הרס תאי עצב מיוחדים, תאים אשר מייצרים חלבון בשם TRPV1, והם אלו אשר גורמים לכאב הדלקתי באמצעות העברתו לאורך האקסונים אל המוח- כל זאת בלי לפגוע בתאי עצב אחרים.
את החומר סינתזו חוקרים אמריקאים, בראשם אנדרו מנס, כאשר עד היום נוסה החומר בהצלחה על כלבים וכעת נערך ניסוי להקלת כאביהם של חולי סרטן מתקדמים.

 

קישור לידיעה- אתר סיינטיפיק אמריקן ישראל

קצת על חלבון TRPV1

צמחים פורחיםצמחים פורחים הם צמחים בעלי תפרחת אשר התפתחו מצמחים ממשפחת עצי המחטים אשר נכחדו.
מחקר חדש אשר נערך באוניברסיטת ציריך בשוויץ גילה גרגירי אבקה מאובנים מליבות קרקע אשר נמשו מקידוחים ולפיהם מתברר שהצמחים הפורחים היו כאן עוד בתקופת הטריאס הקדום, 100 מיליון שנה ממה שחשבו עד היום.
האיזור שבו נמצאו המאובנים מעיד על כך שצמחים אלו אכלסו בתי גידול רבים
וכנראה הואבקו על-ידי חיפושיות, זאת משום שאפילו הדבורים עדיין לא היו קיימים בתקופה הזו.

 

קישור לידיעה-אתר הידען

טבלת צמחים פורחים לפי עונות השנה

קצת על תקופת הטריאס

OLYMPUS DIGITAL CAMERAצמח הז'טרופה הוא צמח אשר מסוגל לגדול באיזורים חמים ויבשים, איזורים אשר לא תפוסים על-ידי גידולים חקלאיים. בעזרת צמח זה ניתן להפיק דלק שיכול להחליף דלקי מאובנים.
לאחרונה גילו חוקרים גרמניים שניתן להשתמש בשיח הז'טרופה גם על מנת לספוח פחמן דו-חמצני. לטענתם כל 10 דונם של ז'טרופה יספחו כל שנה 25 טון פחמן דו-חמצני. שתילת השיח במיליוני קמ"ר אשר מוגדרים כאזורים צחיחים, יכולה לספוג חלק גדול מהפחמן הדו-חמצני אשר לו חלק נכבד בהיווצרות "אפקט החממה".
הרעיון הזה אינו חף מפגמים מאחר שאת אותם המטעים יצטרכו להשקות והובלת מים לאיזורים צחיחים אינם דבר פשוט. מאידך התגברות על בעיה זו יכולה לעזור באופן משמעותי להפחתת אפקט החממה.

 

קישור לידיעה-אתר הידען

מהו אפקט החממה?

צמחים לא מצליחים להתפתח היטב בתנאי מליחות. לאחרונה גילה צוות ממכון קרני בראשות חוזה דיני ולינה דואן שהסיבה לכך היא שכבה פנימית של תאים בשורשי הצמחים אשר רגישה למלח ומפעילה הורמון עקה אשר עוצר את צמיחת השורשים.
הצמח אוסף מידע על סביבתו בעזרת השורשים, אשר גם מספקים לו מזון ומים. בעזרת צמח ה-Arabidopsis הצליחו החוקרים לגלות שהורמון העקה המופרש הוא חומצה אבציסית אשר משפיעה על שכבה יחידה של תאים ומונעת צמיחת השורשים.
החוקרים פיתחו שיטה לדיכוי התגובה לחומצה , מה שבעתיד יכול לאפשר לצמחים בעתיד לצמוח בסביבות יותר מלוחות.

קישור לידיעה-אתר הידען

קישור לידיעה באנגלית- אתר esciencenews

מדענים מהפקולטה לחקלאות, מזון וסביבה של האוניברסיטה העברית גילו שחומר אשר מופרש מפטרייה בשם פטריית פלאורוטוס (Pleurotus) או "פטריות ירדן" יכול לעזור במניעת דלקת ובהשמדת תאים סרטניים.
החומר, אשר נקרא "אלפא-גלוקן" (alpha-glucan), הינו מוליקולת רב-סוכר שאותו מייצרת הפטרייה. החומר עודד מוות של תאי סרטן השד והמעי הגס בתרבית וכאשר נוסה על עכברים, הוא הצליח למנוע מהגידול המקורי להתפתח ולשחרר גרורות.
הסברה היא שאלפא-גלוקנים "מתמקמים" בין התאים הסרטניים לבין כלי הדם והתווך הבין-תאי ופוגעים בשגשוגם. מחקרים נוספים וניסויים מתקדמים יותר יכולים לגלות את פשר פעולתו של חומר זה וליישם אותו תרופתית בעתיד.

קישור לידיעה- אתר הידען

המבנה וסוגי האלפא-גלוקן