כוכבי לכת עם תנאים המתאימים לחיים, סחוסי מפרק מתאי גזע וסוללות בהשראת ויטמינים

1. מלחמת החפירות של הצב

הצב האטי מתהדר בשריון חזק שמעניק לו הגנה, אך האבולוציה מלמדת שלא לעולם חוסן: חוקרים  גילו מאובן של זן קדום של צב, המעיד שהשריון התפתח כחלק ממנגנון חפירה באדמה.תהליכי האבולוציה מעניקים יתרון הישרדותי לבעלי החיים שיש להם תכונות שמאפשרות את הישרדותם. כך התכונות האלה נשמרות ועוברות לדורות הבאים, וכך קרה גם אצל אבות אבותיהם של הצבים. הגילוי החדש מלמד כי מיני צבים קדמונים חיו לפני כ- 260 מיליוני שנה באדמות דרום אפריקה. תנאי המחיה באזור הזה היו קשים מאוד והצבים פיתחו תכונה פיזיולוגית ייחודית בצורת שריון.

השריון הזה התפתח מצלעות הצב, אך צלעות רחבות בלבד לא מספקות הגנה משמעותית ובה בעת הן מגבילות את התנועה והנשימה. לכן הסברה היא שהתרחבות הצלעות נועדה לחזק את השלד כך שישמש בסיס יציב לאיברי חפירה חזקים. ההתחפרות באדמה אפשרה לצבים להימלט מתנאי המחיה הקשים וכך הם שרדו את אירוע ההכחדה הענק של הכחדת הפרם-טריאס.


הצב הקדום Eunotosaurus חופר כדי להגיע לתנאי לחות טובים יותר מהאדמה הצחיחה שמעל פני השטח | איור: Andrey Atuchin


 

2. שני כוכבי לכת ארציים עם תנאים מאפשרי חיים

אסטרופיסיקאים מ-MIT גילו כי שני כוכבי לכת במרחק של כ-40 שנות אור מכדור-הארץ הם גופים ארציים, בעלי אטמוספרה, וייתכן שהתנאים עליהם מאפשרים חיים. לפני מספר חודשים התגלו שלושה כוכבי לכת קטנים הסובבים את הכוכב TRAPPIST-1  במרחק המאפשר קיום של מים במצב נוזלי, תנאי חשוב לקיומם של חיים. עם זאת, לא היה ברור אם מדובר בכוכבי לכת הבנויים מגז כמו צדק, או שמא מדובר בכוכבי לכת הבנויים בעיקר מסלעים מוצקים, כמו כדור-הארץ. השבוע דיווחו החוקרים במגזין המדעי Nature , כי צפו בשני כוכבי הלכת הפנימיים מתוך השלושה, כאשר שניהם חלפו בדיוק בין הכוכב לכדור-הארץ, ויצרו בכך ליקוי כפול. מכיוון שאור הכוכב עובר דרך האטמוספרה של כוכב הלכת המלקה, יכלו למדוד כי עובי האטמוספרה של שני כוכבי הלכת האלו הינו דק כמו אלו של כוכבי הלכת הארציים במערכת השמש שלנו, ומכאן שהם מועמדים מצוינים להכיל חיים.

 

3. ממברנות תא עשויות סבון?

המבנה והצורה של התאים – היחידות הבסיסיות שמרכיבות את כל היצורים החיים –מוגדרים על ידי הממברנה (הדופן) שלהם. ממברנות תאיות הן משטחים דו-שכבתיים דקים ביותר של מולקולות שומניות בשם ליפידים, שתפקידן להפריד בין תוכן התא לסביבתו החיצונית. עם זאת, בתוך הממברנה משובצים חלבונים וסוכרים שמאפשרים שחומרים לעבור באופן בררני בין התא לסביבתו, במטרה לספק את צרכיו ולקיים תקשורת חיונית בינו לבין תאים אחרים. מעבר לתפקידן הביולוגי, ממברנות תאיות יכולות לשנות את עוביין בהתאם לתנאי הסביבה ואף לתקן בעצמן נזקים שנגרמו להן.המבנה המורכב הזה העניק השראה לתחום מחקר ייחודי שמבקש למצוא חומרים מלאכותיים שיחקו את פעולתה של ממברנת התא. לחיקויים כאלה יש פוטנציאל רב במגוון טכנולוגיות ופיתוחים, כגון מכשירים לסינון מים, חיישנים, מתן תרופות או תאי דלק להפקת אנרגיה.

מחקר חדש שפורסם לאחרונה בכתב העת Nature, בהובלת צ'ון-לונג צ'ן (Chen) מהמעבדה הלאומית של מחלקת האנרגיה האמריקאית בצפון מערב הפסיפיק (PNNL), מציג הישג משמעותי בתחום הזה. במחקר פורץ הדרך השתמשו החוקרים במולקולות דמויות סבון בשם פפטידואידים, שמחקות בתכונותיהן את הליפידים בממברנת התא. הפפטידואידים מסוגלים להתאסף בסביבה מימית לממברנות דקות מאוד אשר שמזכירות את ממברנות התא במבנה ובגמישות שלהן, בנוסף ליכולת התיקון העצמאית שלהן.

מעבר לכך, החוקרים שילבו בהן בהצלחה פפטידואידים שונים אלה מאלה מבחינה כימית בלי לפגוע במבנה שלהן, דבר שיוכל לשמש הכנה לשיבוץ של חלבונים ותעלות מלאכותיות בתוכן בעתיד. בהמשך מקווה צוות המחקר להבין לעומק את מנגנון היווצרות הממברנות המלאכותיות ולשפר את תכונותיהן.

 

 4. סוללות בהשראת ויטמינים

ניצול יעיל של מקורות אנרגיה מתחדשים כמו השמש והרוח הפך לאתגר מרכזי בעולם ככל שמקורות האנרגיה המתכלים, כמו הנפט והפחם, אוזלים. אולם אחת הבעיות הגדולות היא מאין משיגים אנרגיה ביום מעונן או נטול רוח.

אחד הפתרונות לכך הוא שימוש ב"סוללות זרימה" שיאגרו את האנרגיה. הסוללות האלה מורכבות משני מכלים – האחד מכיל נוזל עם מטען חשמלי חיובי והשני נוזל עם מטען חשמלי שלילי. כשטוענים הסוללה, אלקטרונים עוברים מהמכל החיובי למכל השלילי. לאחר שהסוללה נטענת במלואה אפשר ליצור זרם חשמלי אם מזרימים את האלקטרונים בכיוון ההפוך, ולנצל אותו להפעלת מכשירים חשמליים. כמות האנרגיה שאפשר לאגור כך נגזרת מגודל המכלים.

קבוצת מחקר מאוניברסיטת הרווארד דיווחה לאחרונה בכתב העת Nature Energy שמצאה דרך לטעון סוללת זרימה בחומר הדומה לוויטמין B2, שגופנו משתמש בו לאגירת אנרגיה. תהליך ההכנה פשוט ועלויות הייצור נמוכות, כל שהחוקרים מאמינים שיהיה אפשר להגיע לייצור תעשייתי של החומר, שמתאים לאגירת כמויות משמעותיות של אנרגיה מתחדשת במכלים גדולים. בנוסף, החומר אינו דליק, אינו רעיל ואינו מזיק לסביבה.

בסרטון, הסבר על סוללות זרימה:

 

5. תאים מהונדסים לגידול סחוס ירך

חוקרים מאוניברסיטת וושינגטון בשיתוף עם חברת התרופות סייטקס (Cytex Therapeutics) הצליחו ליצור סחוס של מפרק הירך באמצעות תאי גזע. תאי הסחוס החדש מפרישים גם חומרים אנטי דלקתיים ובכך עוזרים להגן מפני דלקת פרקים. סחוסי ירך נוטים להישחק עם הגיל, בין היתר כתוצאה מדלקת פרקים, וכך גורמים לכאב רב ולפגיעה ביכולת התנועה של הסובלים מכך. הבעיה נפוצה בקרב אנשים מבוגרים, אולם יכולה לקרות גם בגילאים צעירים יותר.

כיום, הטיפול העיקרי הוא החלפה של המפרק השחוק בתותבת – ניתוח מורכב שאינו מתאים לכל האוכלוסיות, עלול לפגוע בעצמות, לגרום לזיהומים ואינו מחזיק לכל החיים. באמצעות פיגום ביולוגי שהודפס בתלת מימד יכלו התאים להתמיין לתאי סחוס ולקבל את הצורה הנכונה של הסחוס בירך. השיטה שפותחה תאפשר לתאים מהמטופלים עצמם להתפתח לסחוס ויחד עם הנדסה גנטית לגרום להם לייצר חומר אנטי-דלקתי, שעוזר להגנה על המפרק מפני דלקות, שזו אחת הסיבות לשחיקה מלכתחילה.