בין המחקרים והתגליות הבולטים של השנה: התנגשות כוכבי ניטרונים, התקדמות בריפוי גני, התפתחויות בחקר הסרטן, שינויי אקלים, גילוי אוקיינוסים בירחים של כוכבי לכת ויבשת חדשה על כדור הארץ
מה היו המחקרים הבולטים, התגליות החשובות והאירועים המדעיים המרכזיים של השנה החולפת? כמו בכל שנה, צוות אתר דוידסון בוחר את מוקדי העניין המדעי של השנה החולפת.
התנגשות כוכבים
האירוע הבולט ביותר במדע בשנה החולפת, לפחות מהבחינה התקשורתית, היה הזיהוי הראשון של התנגשות בין שני כוכבי ניטרונים בהתפוצצות אדירה המכונה "קילונובה", שאירעה במרחק של כ-130 מיליון שנות אור מאיתנו. זיהוי ההתנגשות התאפשר בזכות טכנולוגיה שנכנסה לשימוש בשנים האחרונות – גלאים של גלים כבידתיים, שמפתחיהם זכו השנה בפרס נובל בפיזיקה.
זיהוי ההתנגשות בגלאים בארצות הברית ובאיטליה בחודש אוגוסט השנה איפשר לכוון אל הקילונובה מגוון רחב של טלסקופים מסוגים שונים, לחקור את סוגי הקרינה הרבים שנפלטו בהתנגשות הקוסמית ולהבין לעומק את התהליכים המתרחשים כתוצאה מכך. החוקרים משערים כי אירועים קוסמיים רבי עוצמה כאלה אחראים בין השאר על ההיווצרות של יסודות כבדים, שעד כה לא נמצא הסבר מניח את הדעת להימצאם ביקום.
גלאים של גלים כבידתיים זיהו עד כה רק אירועים של התמזגות חורים שחורים. התצפית על כוכבי הניטרונים הוכיחה בראש ובראשונה שמדובר בכלי אסטרונומי רב עוצמה, שיכול לחשוף תופעות קוסמיות שעד כה נעלמו מעינינו.
כלי אסטרונומי רב עוצמה לחשיפת תופעות קוסמיות. התנגשות כוכבים | איור: Science Photo Library
ריפוי גֵני
המהפכה שחיכינו לה זמן רב החלה סוף סוף להתממש השנה. הרעיון של טיפול במחלות גנטיות באמצעות שינוי מבוקר של הגנים התעורר כבר לפני כחמישים שנה. מאז פענחו מדענים את רצף הגנום של האדם, זיהו מוטציות האחראיות למחלות תורשתיות רבות, ופיתחו (ועדיין מפתחים) שיטות מתוחכמות לעריכת גנים ולשליחתם אל תוך התאים. כל אלו יחד הובילו לפריצות הדרך האחרונות.
במהלך 2017 פורסמו מחקרים על שיטות לטיפול בסוגים שונים של מחלות שרירים תורשתיות, סוכרת ועוד – בינתיים רק בבעלי חיים. כמו כן הושגה התקדמות בעריכה גנטית של עוברי אדם, בדרך לתיקון גנטי של מוטציות עוד לפני הלידה.
אבל הפריצה הגדולה הייתה פרסום תוצאותיהם המוצלחות של טיפולים בבני אדם שהתחילו לפני שנה או שנתיים, וחשפו את כוחו של הריפוי הגני. בגופו של נער החולה באנמיה חרמשית הושתלו תאי מח עצם שנלקחו ממנו והגן הפגום בהם תוקן בהנדסה גנטית. ילד שמחלה תורשתית גרמה לו לאבד יותר ממחצית מעורו עבר השתלה של תאי עור שנלקחו מגופו שלו והמוטציה בהם תוקנה. ממש בסוף השנה פורסמו תוצאות מחקר שבו הוחדרו לתאים של חולי המופיליה גן המייצר את גורם הקרישה החסר להם, ומִנהל המזון והתרופות האמריקאי (FDA) אישר טיפול גני במחלה הגורמת לעיוורון.
מחקרים אחרים בתחום החלו השנה. בנובמבר הוכנסו בניסוי לגופו של חולה בתסמונת האנטר נגיפים שמכילים חלבונים לעריכת DNA, בתקווה שיתקנו את המוטציה הגורמת למחלה. זו הפעם הראשונה שבה מנסים לבצע עריכת גנים בתוך הגוף ממש.
נותרו עדיין מכשולים לא מעטים לפני שהטיפולים הללו ייכנסו לשימוש יומיומי: יעברו שנים עד שנדע בוודאות מהן תופעות הלוואי ועד כמה הן נפוצות. כמו כן, לפחות כרגע הטיפולים יקרים מאוד ולא רבים יכולים להרשות אותם לעצמם. עם כל זאת, ב-2017, אולי בפעם הראשונה, נראה שיש עתיד לריפוי הגני.
יש עוד מכשולים רבים אבל נראה ב-2017 הייתה שנת הפריצה. ריפוי גני | איור: Shutterstock
מערכת החיסון נגד סרטן
שנת 2017 ממשיכה את המגמה של פריצות הדרך בתחום האימונותרפיה – השימוש במערכת החיסון למלחמה נגד תאי הסרטן. ההתקדמות המשמעותית ביותר הייתה בתחום תאי ה-T המהונדסים גנטית, טכנולוגיה שפותחה בין השאר במכון ויצמן למדע. בשיטה הזו מוציאים תאי T מגוף החולה, משדרגים בהנדסה גנטית את יכולתם לזהות תאים של גידול ספציפי ולהשמיד אותם, ולבסוף מחזירים לגוף החולה בעירוי.
חברת הביוטק קייט פארמה, בניהולו של אריה בלדגרין שפיתח את הטכנולוגיה עם סטיבן רוזנברג מהמכונים הלאומיים לבריאות ועם זליג אשחר ממכון ויצמן למדע, נמכרה לענקית התרופות האמריקאית גילאד ב-11.9 מיליארד דולר, מה שמרמז שטיפולים מהסוג הזה נגד סוגי סרטן שונים אכן ייכנסו לשימוש בעתיד. בנוסף נרשמו השנה התקדמויות בשימוש בטכנולוגיה הזאת נגד מיאלומה נפוצה ונגד סרטן המוח.
התקדמות מחקרית משמעותית נוספת הושגה בתחום החיסונים נגד סרטן, שמותאמים אישית לכל חולה בהתאם לפרופיל הגנטי של הגידולים שלו. שתי קבוצות מחקר בארצות הברית ובגרמניה הראו במקביל תוצאות מרשימות בטיפול כזה בסרטן עור. בה בעת, לראשונה דווח כי לאימונותרפיה יש גם תופעות שליליות של הגברת הגידולים בקרב חולים בעלי פרופיל גנטי ייחודי.
בנוסף לגילויים האלה נפתחו אפיקי מחקר חדשים: פרופ' רביד שטראוסמן ממכון ויצמן למדע הראה לראשונה כי בגידולים סרטניים מתגוררות אוכלוסיות של חיידקים שמסוגלות לנגוד את השפעת הכימותרפיה וכך להפריע לטיפול. לבסוף, התגלה מנגנון שגורם לתאי סרטן דווקא "להתמכר" לתרופות וכך לפתח עמידות בפניהן, דבר שעשוי לשנות את אופן השימוש בתרופות האלה.
הפעלת מערכת החיסון למלחמה משופרת בגידולים. תאים סרטניים צבועים | צילום: Science photo Library
אוקיינוסים בחלל
האם יש חיים אי שם בחלל? עדיין איננו יודעים, אבל אם נרצה להתחיל לחפש אותם במערכת השמש שלנו, ממצאים שפורסמו השנה מצביעים על מקום מבטיח להתחלת החיפושים. שני מחקרים הצביעו על סיכוי טוב לקיומם של מים נוזלים בשני ירחים, עמוק מתחת לפני השטח הקפואים שלהם.
נתונים שאספה החללית קסיני, בטרם סיימה השנה את משימתה במערכת שבתאי, מעלים כי סילונים הנפלטים מפני השטח של הירח אֶנְקֶלָדוּס הם אדי מים. גילוי מסעיר נוסף היה הימצאות של גז מתאן בסילוני האדים. באוקיינוסים של כדור הארץ יש מיקרואורגניזמים שמנצלים נביעות חמות כדי לייצר מתאן מפחמן דו חמצני – האם זה קורה גם באנקלדוס?
השנה פורסם דבר קיומם של סילונים דומים הנפלטים גם מפני השטח של אֵירוֹפָּה, אחד מירחיו הגדולים של כוכב הלכת צדק. הרכב הסילונים עדיין לא נבדק ואומת, אך צילומים של טלסקופ החלל הַאבְּל מחזקים את ההשערה שמדובר בסילוני מים דומים לאלה שעל אנקלדוס. האתגר הבא יהיה לפתח רכב חלל שיהיה מסוגל לקדוח דרך עשרות קילומטרים של קרח כדי להגיע את המים האלה.
מערכת שמש תאומה
החיפוש של חיים בחלל לא נעצר בתחומי מערכת השמש. בשני העשורים האחרונים התגלו יותר מאלף כוכבי לכת במערכות שמש אחרות, אך רק מיעוטם מורכבים מסלעים מוצקים, דומים בגודלם לכדור הארץ ונמצאים ב"אזור הישיב" – מרחק מהשמש שלהם שטווח הטמפרטורות בו מתאים לקיומם של מים נוזלים. אלה הן דרישות הסף לקיום חיים כפי שאנו מכירים אותם ויודעים לזהות אותם.
בתחילת השנה פורסם גילויה של מערכת שמש דומה יחסית לזו שלנו: יש בה שבעה כוכבי לכת המקיפים ננס אדום, כולם דומים יחסית לכדור הארץ בגודלם, ושלושה מהם נמצאים באזור הישיב.
השמש TRAPPIST-1 היא כוכב קטן וחיוור, וכוכבי הלכת קרובים אליה מאוד. רובם משלימים הקפה סביבה תוך ימים אחדים. המערכת הזו קרובה אלינו מאוד, לפחות במונחים קוסמיים, רק 39 שנות אור, אבל עדיין איננו יודעים דברים בסיסיים שיאפשרו לנו להעריך אם יש שם חיים, למשל אם יש לכוכבי הלכת אטמוספרה או שדה מגנטי. הקירבה היחסית מאפשרת לאסטרונומים לבחון אותה בטלסקופים רבים, בניסיון לברר עד כמה היא באמת דומה למערכת השמש שלנו.
אנו עדיין לא יודעים דברים בסיסיים על מערכת השמש הזו, אבל היא מסקרנת מאוד. TRAPPIST-1 | הדמיה: ESO
סמים במקום תרופות
אחת המגמות המעניינות שאפיינו את השנה החולפת הייתה של שימוש רפואי בסמים פסיכואקטיביים. החלוץ בכך היה הקנביס, אולם לאחרונה התברר שגם סמים שנחשבים לקשים יותר וחומרים מרחיבי תודעה יכולים לסייע בטיפול בהפרעות נפשיות כמו דיכאון והפרעה פוסט-טראומטית.
במחקר בריטי טופלו 20 חולי דיכאון שלא הגיבו לתרופות המקובלות בפסילוציבין, חומר שמקורו בפטריות הזיה. המטופלים שיפור במצב רוח והקלה בתסמיני הדיכאון. דימות תהודה מגנטית (MRI) מצא ירידה בזרימת הדם באמיגדלה – אזור קטן במוח שמעורב בעיבוד תגובות רגשיות. ככל שהשינוי בזרימת הדם היה גדול יותר, גם השינוי בתסמינים הדיכאוניים היה משמעותי יותר.
בנוסף, נמצאה בחולים שטופלו בפסילוציבין החלשה של הקשר העצבי בין חלש של היפוקמפוס– האזור במוח שאחראי לניווט, ללמידה ולזיכרון – לבין קליפת המוח הקדם-מצחית, אזור שאחראי על קבלת החלטות ותכנון פעולות. הקשר הזה דווקא מתחזק בדיכאון, כך שנראה שהטיפול מתקן את השינויים שנגרמים במצב דיכאון.
מחקר מצומצם שנעשה ב-2011 בארה"ב רמז ש-MDMA (אקסטזי) יכול לסייע בטיפול בהפרעת דחק פוסט-טראומטית (PTSD). בהמשך ביצעו חוקרים מקנדה, ישראל וארצות הברית ניסויים מתקדמים ומקיפים יותר. מ-90 הנבדקים שנשארו זמינים למחקר שנה מתחילת הניסוי, אצל 61 מהם נעלמו לחלוטין תסמיני ההפרעה. השנה אושרו שני ניסויים קליניים בבני אדם לבדיקת האפקטיביות של MDMA בפוסט-טראומה. הניסויים אמורים להסתיים עד 2021.
עם כל האופטימיות מהמחקרים, עוד ארוכה הדרך לקראת אישורם של סמים פסיכדליים כתרופות פסיכיאטריות, גם בשל הטיות תרבותיות ודעות קדומות. ייתכן עם זאת שתוצאות המחקרים יאתגרו את התפיסה הרווחת של הסמים הללו כחומרים מזיקים. יש לקוות שהמחקרים האלה הם בבחינת "סנונית ראשונה" שבעקבותיה יבואו מחקרי המשך גדולים יותר לקראת מציאת טיפול תרופתי חדש לדיכאון, פוסט-טראומה והפרעות אחרות.
החיים שבתוכנו
לא טוב היות האדם לבדו, אבל אף אחד מאיתנו לא באמת לבד: כמה וכמה קילוגרמים ממשקל הגוף הם אוכלוסיית חיידקים שמתארחת אצלנו, בעיקר במעיים, ובשנים האחרונות התברר עד כמה עמוקה השפעה החיידקים האלה – המיקרוביום – על חיינו ובריאותנו.
קשה מאוד לחקור את החיידקים האלה כי רבים מהם אי אפשר לגדל בתנאי מעבדה, אבל יותר ויותר טכנולוגיות עקיפות, כמו איסוף חומר גנטי שלהם, מאפשרות לעקוף את המגבלה הזו. שנת 2017 הייתה שנה של תגליות ומחקרים שהעניקו לנו הבנה טובה יותר של התחום.
חוקרים מארצות הברית מצאו שחיידקיים במעיים מפרקים שִתְנָן, החומר שבעזרתו גוף האדם נפטר מעודפי חנקן. החיידקים משתמשים בחמצן לייצור חומצות אמינו במעי, אבל גם פוגעים באוכלוסיות חיידקים אחרות ומפרים את האיזון השורר במערכת העיכול. החוקרים סבורים שעיכוב הפעילות הזו עשויה להציע טיפול פוטנציאלי למחלות מעי דלקתיות.
במחקר אחר התברר שחיידקים בלתי מזיקים במעיים מייצרים מולקולות קטנות שדומות מאוד לחומרים שמייצר גוף האדם עצמו, כמו הורמונים. לדברי החוקרים, חקיינות כזאת נפוצה כנראה אצל חיידקי מעי, וייתכן שאפשר לנצל אותה לפיתוח טיפולים גניים במחלות.
מאמר נוסף חשף כיצד חיידקי מעיים משפיעים על משקל הגוף. החוקרים זיהו מסלול מולקולרי שבו חיידקים משנים את השעון הביולוגי של הגוף כדי לשנות את ספיגת המזון במעיים.
שני מחקרים נפרדים (זה וזה) הצביעו על החשיבות של השמירה על מגוון אוכלוסיות החיידקים בגופנו. מתברר שהתזונה המערבית ושימוש באנטיביוטיקה בשלבים מסוימים של התפתחות העובר (בעכברים) פוגעים במגוון הזה, ועלולים לפגוע כך בהתפתחותנו ובבריאותנו.
ניסוי קליני שנערך על חולי אנצפלופתיה כבדית, מחלה שמתאפיינת בליקויים בתפקוד הכבד הגורמים להצטברות רעלנים הפוגעים במוח, הראה שהשתלת צואה מתורם בריא הביאה לירידה במספר האשפוזים של החולים, נוסף על שיפור בתפקודי מוח שלהם לאורך שישה חודשים.
השפעה עמוקה על תזונה, התפתחות ותהליכי מחלה. חיידקי מעיים | צילום: Shutterstock
האקלים משתנה
ב-2017 כדור הארץ המשיך להתחמם. השנה עומדת להיות אחת משלוש השנים החמות ביותר מאז החלו המדידות, הקרחונים באנטארקטיקה מפשירים בקצב מבהיל ומובילים לעליית פני הים, עונת ההוריקנים הייתה השנה קשה במיוחד, וכמות הגשמים הרבה שהורידו קשורה כנראה לשינוי האקלים.
העדויות לפגיעה בבעלי חיים מצטברות גם הן. בתחילת השנה פורסם מחקר שהראה כי כמעט מחצית מהיונקים וקרוב לרבע מהציפורים כבר סובלים מהשפעות ההתחממות, לפחות בחלק מאזור המחיה שלהם. המחקר גם חזה אלו בעלי חיים יסבלו במיוחד מעליית הטמפרטורות.
תוצאות אחרות של שינוי האקלים שנחשפו השנה היו צפויות פחות. כאלו הן למשל ציקדות 17 השנים, שהיו אמורות לבקוע רק בשנת 2021 אך הגיחו מהאדמה ארבע שנים מוקדם מדי, כנראה עקב העלייה במספר הימים החמים. במקרה אחר, קרחון יבשתי שהפשיר בקנדה גרם לנהר אחד "לגנוב" כמעט את כל מימיו של נהר אחר.
מאמר נוסף שהתפרסם השנה טען שבשל כריתת העצים וחשיפת קרקע היער לאוויר, יערות הגשם כיום משחררים לאטמוספרה יותר פחמן דו-חמצני מכפי שהם קולטים. מחקר ישראלי שבחן את משטר הסופות בעולם הראה כי עם עליית הטמפרטורות, הסערות מורידות הגשמים צפויות לנוע צפונה בחצי הכדור הצפוני. בישראל התהליך הזה עלול לגרום למדבר להתפשט לכיוון תל אביב. ישראל הצטרפה השנה למאמצים לנטר את שינויי האקלים מהחלל, עם שיגור הלוויין ונוס, בשיתוף פעולה עם צרפת. הלוויין יעקוב אחר ירידת משקעים ושינוי בצמחייה.
התמונה העולה מכל המחקרים האלה ברורה: שינוי האקלים כבר כאן, ותוצאותיו הרסניות. יש לנו די והותר נתונים בשביל לאמת את זה, וכדי לחזות מה יקרה בהמשך. מה שדרוש עכשיו הוא רצון פוליטי להוביל שינויי מדיניות שיוכלו לפחות להאט את מהלכו של שינוי האקלים.
שינויי האקלים כבר כאן, והם משפיעים על הטבע וגם עלינו. בתים מוצפים לאחר שיטפון בתאילנד | צילום: Shutterstock
חלבוני העתיד
כמעט כל המידע הגנטי בטבע מועבר באמצעות ה-DNA – מולקולה המורכבת מארבעה בסיסים כימיים, שצירופיהם מצפינים מידע רב, ובעיקר הוראות לייצור חלבונים. הבסיסים מסומנים לשם הנוחות באותיות A, C, G ו-T.
חוקרים מארצות הברית הראו לפני כשלוש שנים כי אפשר לייצר חיידק בעל DNA שמכיל שני בסיסים נוספים שאינם קיימים בטבע, הם קיבלו את השמות X ו-Y, ושהחומר הגנטי הזה עובר בהצלחה מדור לדור בלי לפגוע בתפקוד החיידק. בעבודה שפורסמה השנה הם לקחו את העבודה צעד אחד הלאה וקודדו ב-DNA המלאכותי למחצה הוראות לייצור חלבון. אומנם זה היה חלבון פשוט, אבל הם הראו שהחיידק מייצר אותו בהצלחה רבה, אף על פי שגם החלבון היה מלאכותי למחצה, וכלל חומצות אמינו שאינן משמשות לייצור חלבונים בטבע. המחקר הזה לוקח את ההנדסה הגנטית למקומות חדשים ומצביע על אפשרות לייצר בעתיד חומרים חדשים לגמרי על בסיס צופן גנטי שונה מהצופן הטבעי.
היבשת השביעית
כולנו גדלנו עם הידיעה הבלתי ניתנת לערעור שיש בעולמנו שש יבשות, אבל משנת 2017 עלינו לעדכן את המספר ולהוסיף לרשימה יבשת שביעית – זילנדיה.
השם זילנדיה, שנטבע כבר לפני עשרות שנים, מתייחס לרמה התת-ימית הנרחבת בדרום האוקיינוס השקט, ממזרח לאוסטרליה. מאז ועד היום השתעשעו גיאולוגים ומדענים נוספים ברעיון שמדובר ביבשת נוספת. פיתוחים טכנולוגיים שנכנסו לשימוש בשנים האחרונות, והתגליות שבאו בעקבותיהם, חיזקו את דעתה של קהילת חוקרים רחבה שאי אפשר עוד להתעלם מהעובדות, ושהגיעה השעה להכריז על זילנדיה כיבשת רשמית.
שטחה של זילנדיה הוא כ-4.9 מיליון קמ"ר, והיא הקטנה ביותר אחרי אוסטרליה (ששטחה כ-7.7 מיליון קמ"ר). רק ארבעה אחוזים משטחה בולטים מעל פני המים, בדמות איי ניו זילנד וקלדוניה החדשה, והשאר מצוי מתחת לפני הים. מבט מחודש על זילנדיה כיבשת מן המניין ועל סיפורה הייחודי יאפשר לנו להבין טוב יותר את התהליכים הגיאולוגיים ארוכי השנים שעוברות יבשות, ולהשלים עוד פיסה בפאזל הטקטוני של כדור הארץ.
ועוד סיכומים: סיכום השנה במדע של אתר Nature, פריצות הדרך שבחר כתב העת Science וגם המולטימדיה הטובה של 2017: הסרטונים והפודקאסטים שבחרו עורכי כתב העת Nature.
