שנה חדשה - התחלות מדעיות חדשות
ביולוגית שמפתחת חומרים כימיים, פיזיקאי שהקים חברת הצפנה, מהנדסת שחוקרת גידולים סרטניים וגנטיקאי שמפענח תהליכי הזדקנות של דגים. לכבוד השנה החדשה, מדעניות ומדענים מספרים על תחילתה של דרך חדשה
מים מלוחים חודרים עמוק
יעל קירו ממכון ויצמן למדע חוקרת כיצד הרכב הסלעים והקרקעות באזורי החוף משפיע על מי האוקיינוסים ואפילו על האקלים העולמי
שם: ד"ר יעל קירו
המחלקה למדעי כדור הארץ והחלל, מכון ויצמן למדע
מצב משפחתי: אמא לנִתאי (15), יפתח (12) ורחל (10)
במשפט אחד: חוקרת את חילוף המים בין הים למאגרים הסמוכים לחוף והשפעתם על הרכב הכימי של מי האוקיינוסים, וכן שינויי האקלים בתקופות קדומות
"המים של האקוויפר החופי משפיעים על ריכוזי הפחמן וחומרים נוספים באוקיינוס, מה שמשפיע על מחזור הפחמן בטבע כולו, וזה משפיע על שלל תופעות אחרות, כולל שינויי האקלים. עם זאת, המדע היום לא מבין מספיק טוב את התהליכים האלה - אין הערכות כמותיות מספיק מדויקות, ואין התייחסות מספקת אליהם במחקר ובמודלים של התהליכים הגלובליים", אומרת ד"ר יעל קירו, שהצטרפה בעת האחרונה לסגל החוקרים במחלקה למדעי כדור הארץ והחלל במכון ויצמן למדע.
עוד כתבות באתר מכון דוידסון לחינוך מדעי :
ציפורים מתות בסתר
הזבובים שחשפו את מנגנוני התורשה מחקר: צמחונים פגיעים (קצת) יותר לשבץ מוחי
מחקריה של קירו בתחום הגיאוכימיה מתמקדים באקוויפרים החופיים - מקווים תת-קרקעיים של מי-ים. היא חוקרת את תחלופת המים בין האקוויפר לים, ואת ההשפעות של התחלופה הזו על ההרכב הכימי של מי הים. כמו כן היא עוסקת בחקר האקלים ושינויי האקלים בתקופות קדומות, באמצעות ניתוח דגימות מקידוחים לשכבות קרקע עמוקות ועתיקות.
קירו גדלה ברחובות. "מגיל צעיר אהבתי טבע וטיולים, והתעניינתי בחלל, בדינוזאורים ובנושאים דומים", היא מספרת. "מבחינתי המסלול הטבעי היה לימודי גיאולוגיה ומדעי כדור הארץ באוניברסיטה העברית בירושלים". לאחר מכן היא המשיכה לתואר שני באוניברסיטה העברית וחקרה הידרולוגיה של מי תהום, ואז לדוקטורט, גם הוא באוניברסיטה העברית, בנושא החלפת המים בין ים המלח לאקוויפרים הסמוכים אליו. "מצאנו שחילופי המים הם בנפח גדול מאוד, והאינטראקציה של המים עם הסלעים באקוויפר מסלקת מהם יסודות כמו אורניום ובריום".
בסיום לימודיה נסעה להשתלמות פוסט-דוקטורט באוניברסיטת קולומביה בניו יורק, ולאחר מכן נשארה שם כמדענית חוקרת. היא המשיכה לחקור את נושא האקוויפרים, וגם את האקלים הקדום באזור ים המלח ובמזרח הים התיכון, בעזרת ממצאים מקידוחים לעומק מאות מטרים. "ניתחנו את שינויי האקלים ואת התקופות הבין קרחוניות שעברו על האזור ב-200 אלף השנים האחרונות".
במעבדה שהיא מקימה כעת במכון ויצמן למדע, מתכוונת קירו להרחיב את מחקרי האקוויפרים והשפעתם על הרכב מי האוקיינוסים. "המחקרים שלי עוסקים גם בים התיכון וגם בחוף האטלנטי של ארצות הברית, ואני מקווה עם השנים להרחיב אותם לאזורים נוספים בעולם, ולקבל תמונה מקיפה יותר". באופן טבעי, עבודתה של קירו כוללת לצד המחקרים במעבדה גם עבודת שטח רבה. "אנחנו מבצעים קידוחים לעומק של עשרות מטרים לדגום את מי האקוויפרים, וכן דוגמים אותם באזור שבו הם יוצאים לים, במים הרדודים הסמוכים לחוף. לעתים עבודת השטח תובענית עוד יותר - לא מזמן הייתי בהפלגה של חודש מול חופי צ'ילה, שם ביצענו קידוחי עומק בקרקעית הים, כדי לשחזר את תנאי האקלים והסביבה בתקופות קדומות, במסגרת פרויקט בינלאומי בהובלת אוניברסיטת רטגרס האמריקאית".
את שעות הפנאי שלה אוהבת קירו לנצל לספורט: ריצה, שחייה ורכיבה על אופניים. גם הטיולים הם חלק בלתי נפרד מחייה, ומשלבים מבחינתה בילוי עם עבודה. "גם בטיולים משפחתיים אני מוצאת את עצמי מסתקרנת ומנסה להבין תופעות ותהליכים גיאולוגיים ואחרים. מצד שני, גם בעבודת השטח המדעית שלנו אני נהנית מהנופים ומהשהייה בטבע".
איפה היא רואה את תחום המחקר שלה בשנים הבאות? "אני מרגישה שנושא האקוויפרים חשוב מאוד ורלוונטי לתחומים רבים, כולל שינויי האקלים, והתקווה שלי היא שגם הקהילה המדעית הבינלאומית תכיר בזה".
האינפורמציה והסימולציה
ארז זהר משתמש במודלים של מערכות קוונטיות כדי להבין את הכוחות הבסיסיים ביותר של הטבע
שם: ד"ר ארז זהר
מכון רקח לפיזיקה, האוניברסיטה העברית בירושלים
מצב משפחתי: בן זוג של נעמה, אסטרופיזיקאית בפוסט-דוקטורט במכון ויצמן למדע
במשפט אחד: חוקר תופעות פיזיקליות מורכבות כמו הכוח הגרעיני החזק בעזרת כלים מתקדמים כמו סימולציות קוונטיות ורשתות טנזוריות
חוקרים בתחום האינפורמציה הקוונטית מפתחים דרכים לבחון ולנתח את המידע האגור במערכות פיזיקליות, בעזרת נתונים על מצבם ותכונותיהם של חלקיקים מסוימים במערכת. בעשורים האחרונים התחום מתפתח בקצב מואץ כדי לקדם את הפיתוח של מחשב קוונטי אוניברסלי, אבל עד שזה יקרה, מדענים מנצלים את הידע שנצבר בו לדברים אחרים. אחד מהם הוא סימולציה (הדמיה) קוונטית - רעיון שהציע הפיזיקאי האמריקאי ריצ'רד פיינמן. בשיטה זו משתמשים במערכות קוונטיות שאפשר לבנות במעבדה ולשלוט בתכונותיהן כדי לנסות להבין מערכות פיזיקליות שאי אפשר לחקור אותן בכלים רגילים. אלה יכולות להיות מערכות שאין דרך טכנית למדוד מה קורה בהן, למשל קטנות מדי או רחוקות מדי, או מערכות שהמחקר בהן דורש כוח חישוב גדול מהקיים: אם מכיוון שהמשוואות שלהן מסובכות מאוד, או שהן מורכבות מחלקיקים רבים ולכן מייצרות כמות עצומה של נתונים.
אחד החוקרים שמנסה לחקור מערכות מורכבות בעזרת הדמיות כאלה הוא ד"ר ארז זהר, פיזיקאי תיאורטי מהאוניברסיטה העברית בירושלים. "אנו עוסקים כיום בפיתוח כלים שיעזרו לנו להתמודד עם מערכות מורכבות, כמו בעיות בפיזיקה רב-גופית, העוסקות באינטראקציות בין חלקיקים רבים, למשל הבנה טובה יותר של הכוח הגרעיני החזק, המחזיק יחד את החלקיקים המרכיבים את גרעין האטום", הוא מסביר. "אני מקווה שההישגים שלנו במחקרים האלה יאפשרו לנו להבין טוב יותר תכונות מסוימות של הכוח הזה, שקשה לחקור בשיטות אחרות".
הר גדל בגבעתיים ומגיל צעיר הבין שפיזיקה היא התחום שמעניין אותו. הוא סיים תואר ראשון בפיזיקה ומתמטיקה באוניברסיטת תל אביב, והמשיך שם במסלול ישיר לדוקטורט בפיזיקה תיאורטית, בהנחיית פרופ' בני רזניק. "המחקר שלי בדוקטורט עסק בסימולציה קוונטית של מערכת אחרת, וכבר אז התחלנו לבחון סימולציה לחקר כוחות יסודיים והצענו דרכים ליישם אותה בניסוי. לשמחתי כיום יש כבר קבוצות ניסוי המנסות להתמודד עם האתגר". את השתלמות הפוסט-דוקטורט עשה זהר במכון מקס פלנק בגרמניה, אצל הפיזיקאי התיאורטי אִיגְנַסיוֹ סִירַאק (Cirac, חתן פרס וולף, 2013), שם החל לעסוק גם בהיבטים אחרים של אינפורמציה קוונטית, וכן בפיתוח שיטות חישוב המבוססות עליה ומשמשות בתחום פיזיקת החלקיקים.
נוסף על הסימולציות הקוונטיות, זהר עוסק גם בתחום הרשתות הטֶנְזוֹרִיוֹת - כלי מתמטי-פיזיקלי המאפשר להתמודד עם בעיות מורכבות כמו אלה שהוזכרו קודם, בעזרת התמקדות באוסף מסוים מאוד של מצבים קוונטיים הרלוונטיים לבעיה ספציפית. "אני מקווה שבשנים הבאות נוכל לפתח בשיטה הזו כלים לחישובים חדשים. בתחום של הסימולציות הקוונטיות אני מקווה לראות יישום בניסוי של הדמיה של הכוח החזק, וגם מקווה להיות חלק מהמאמץ התיאורטי של ניסוי כזה, שאולי יאפשר לנו להגיע לתובנות חדשות על פיזיקה תת-אטומית".
לצד עבודתו בפיזיקה עוסק זהר גם בכתיבה ספרותית וב-2015 ראה אור ספרו הראשון אנשים משלנו - רומן העוסק בסודות ובמשחקים של בני משפחה מגבעתיים ושכניהם. באופן כנראה לא מקרי, אחד מגיבורי הספר הוא סטודנט לפיזיקה, אבל זהר עצמו מניח בשלב זה את הכתיבה בצד, ומתמקד במחקר. "כרגע אני מקים את קבוצת המחקר שלי ומקדיש את עצמי לפיזיקה. לכתיבה אני מקווה לחזור בעתיד הקרוב, ואם לא - אז בעתיד הרחוק".
מלוקלות בהזמנה אישית
אילה למפל מאוניברסיטת תל אביב מפתחת כלים חדשניים לייצור ננו-חומרים בהשראת מערכות ביולוגיות
שם: ד"ר אילה למפל
בית הספר לביולוגיה מולקולרית של התא וביוטכנולוגיה, אוניברסיטת תל אביב
מצב משפחתי: נשואה לגיא סיגורה, עו"ד ויזם נדל"ן, ואמא לדניאל (6.5) וליונתן (2)
במשפט אחד: חוקרת דרכים לייצר חומרים חדשים באמצעות חיקוי מלאכותי של תהליכים המתרחשים בתאי חי
"כנערה התעניינתי מאוד בפסיכולוגיה וחקר המוח, ובתחומים האלה גם התחלתי את דרכי האקדמית, אבל ככל שהתקדמתי גיליתי שאני מתעניינת יותר בתהליכים הבסיסיים של הביולוגיה ובהמשך אפילו בכימיה של המולקולות שמרכיבות את התהליכים האלה. כיום אני עוסקת בתחום המשלב ביניהם - פיתוח שיטות לייצר חומרים סינתטיים חדשים בהשראת מערכות ביולוגיות", מספרת ד"ר אילה למפל, המקימה בימים אלה את מעבדת המחקר שלה באוניברסיטת תל אביב. "אני משלבת כלים כימיים במערכות ביולוגיות ומנסה להבין איך החומרים בנויים ברמה המולקולרית".
במערכות ביולוגיות יש שליטה מלאה על התזמון והמיקום במרחב של התהליכים הכימיים, כדי לייצר את החומרים הדרושים לאורגניזם. אבל היכולות האלה אינן זמינות תמיד במעבדה, לחוקרים המנסים לייצר גרסאות מלאכותיות של חומרי טבע. "החזון שלנו הוא לגשר על הפער הזה באמצעות חקר תהליך הייצור הביולוגי ויישום שלו במערכות סינתטיות", אומרת למפל. "אנו עוסקים בתכנון רצפים קצרים של חלבונים, הנקראים פֶּפְּטִידִים, ובתכנון רצפי חלבונים המשמשים אבני בניין לחומרים הרצויים לנו".
למפל גדלה בהוד השרון, ובתיכון השאירה כתחביב את העניין שלה בביולוגיה וחקר המוח, ולמדה דווקא ספרות ותיאטרון. בתואר הראשון החלה ללמוד באוניברסיטת תל אביב במסלול של מדעי המוח, המשלב ביולוגיה ופסיכולוגיה, אך גילתה שהביולוגיה מושכת אותה הרבה יותר. את עבודת המחקר עשתה בהדרכת פרופ' אהוד גזית, על חלבון הקשור למחלת אלצהיימר. משם הדרך הייתה קצרה להמשיך במעבדתו למסלול ישיר לדוקטורט בביוטכנולוגיה, שבו חקרה כיצד מתארגנת המעטפת החלבונית של נגיף HIV, הגורם למחלת האיידס. "כמו נגיפים אחרים, גם HIV נארז בתוך מעטפת שהיא מעין קופסית חלבון, ומטרת המחקר הייתה להבין את תהליך ההרכבה העצמית של הקופסית, כדי לחפש חומר שימנע אותה ויוכל לשמש תרופה נגד הנגיף".
העבודה הביולוגית משכה את למפל אל הכימיה עצמה, ובפוסט-דוקטורט עבדה באוניברסיטת העיר ניו יורק עם פרופ' ריין אוליין (Ulijn) על פיתוח גרסה מלאכותית של מלנין, פיגמנט נפוץ בכל עולם החי, בעל תכונות חשובות רבות. "את הפיגמנט הזה אי אפשר היה לייצר במעבדה, משום שהגוף עושה זאת באֶבְרוֹן מיוחד בשם מֶלָנוֹזוֹם. בעבודה שנמשכה ארבע שנים הצלחנו לתכנן פפטידים היוצרים מבנים מרחביים שמאפשרים ייצור של חומרים דומים מאוד לפיגמנט הטבעי".
במעבדה החדשה מתמקדת למפל בפיתוח שיטות ננו-טכנולוגיות לייצור חומרים ביולוגיים. נוסף על תכנון חלבונים לביצוע פעולות מסוימות לפי הזמנה, היא עוסקת בתכנון אֶבְרוֹנים מלאכותיים, שיהיו מסוגלים לחקות פעולות ותהליכים ביולוגיים כדי לייצר חומרים הדרושים לרפואה, לתעשייה ולמחקר. בזמן הפנוי המועט שלה היא אוהבת לעשות ספורט, בעיקר ריצה, אבל את הריצה העיקרית היא עושה כיום במעבדה, לעבר גבולות הידע בתחום הננו-חומרים.
לחקור דיכאון בסימולטור שחייה
טקאשי קוואשימה ממכון ויצמן למדע מנסה לפענח את מנגנוני המוטיבציה בעזרת חקר המוח של דגי זברה
שם: ד"ר טקאשי קוואשימה
המחלקה לנוירוביולוגיה, מכון ויצמן למדע
מצב משפחתי: נשוי למִיוֹ, חוקרת מוח ומדענית סגל במכון ויצמן למדע, אב לג'וּנוֹ (3) ולוּנָה (5 חודשים)
במשפט אחד: חוקר את תאי המוח המפרישים סרוטונין כדי להבין טוב יותר את תגובת המוח ללחץ נפשי ולקדם פיתוח של תרופות חדשות נגד דיכאון
"סרוטונין הוא מוליך עצבי חשוב מאוד במוח. יש לו תפקידים רבים, ואחד מהם הוא שליטה על מוטיבציה ועל מצבי רוח. תרופות נגד דיכאון, כמו פרוזק, מגבירות את הפרשת הסרוטונין במוח. מכיוון שהפרשת הסרוטונין נעשית באזורים עמוקים מאוד במוח, קשה לחקור אותה. לכן אנו עושים זאת בדגי זברה, שהמוח שלהם שקוף, ובעזרת חלבונים המהבהבים כשתא העצב פעיל, אנחנו יכולים להתבונן במוח של דג חי במיקרוסקופ אור מיוחד, וללמוד אילו תאים מפרישי סרוטונין פעילים כשהדג עושה פעולות מסוימות", מסביר ד"ר טקאשי קוואשימה, חוקר חדש במחלקה לנוירוביולוגיה במכון ויצמן למדע.
קוואשימה גדל בטוקיו, ושם גם למד בבית ספר לרפואה. "כבר מהתיכון ראיתי את עצמי כמדען והיה לי ברור שאעסוק במחקר, אבל יעצו לי לרכוש רקע רפואי", הוא מספר. "לאחר לימודי הרפואה עברתי למדע בסיסי ועשיתי דוקטורט במדעי המוח. אני לא מתגעגע לעבודה הקלינית, אבל נהניתי מלימודי הרפואה, הם נתנו לי הרבה, והרקע הרפואי מגביר את המוטיבציה שלי בעבודה המחקרית על הסרוטונין".
בסיום הלימודים יצא לארצות הברית, להשתלמות פוסט-דוקטורט במכון הווארד יוז בוושינגטון, בעוד בת זוגו מִיוֹ, שגם היא חוקרת מוח, הייתה בפוסט-דוקטורט במכוני הבריאות הלאומיים. "היה לה חשוב מאוד להשתתף בכינוס מדעי בבוסטון, ולמרות שלא רציתי להיות בכינוס הזה, נאלצתי לנסוע כדי לשמור על בִּתנו הפעוטה", הוא מספר. "בארוחת הצהריים היו מפגשים בין מדענים ותיקים לצעירים, והצטרפתי כאורח למפגש שלה עם פרופ' אלון חן ממכון ויצמן למדע. הוא התרשם מהעבודה שלי, ביקש שאשלח לו קורות חיים, והזמין אותי לראיון קבלה למכון".
למרות שהיו לקוואשימה הצעות עבודה מכמה מוסדות מחקר ברחבי העולם, כולל ביפן, החליטו בני הזוג לבחור בישראל. "זאת מדינה כאוטית ורועשת, שונה מאוד מיפן, ואני אוהב את האנרגיות האלה", הוא מסביר את ההחלטה. "בנוסף, יש לי שתי בנות קטנות וישראל היא מדינה מאוד ידידותית לילדים ולהורים. כמו כן, המחלקה למדעי המוח במכון ויצמן קטנה יחסית, ואני אוהב את האווירה המשפחתית הזו, ואת שיתוף הפעולה בין החוקרים".
השלב הראשון במחקר שלו במכון ויצמן כולל מיפוי של התאים מפרישי הסרוטונין במוח של הדגיגים, וזיהוי הדרכים והנתיבים שדרכם הם מקבלים מידע מסביבתם, כדי להבין טוב יותר כיצד המערכת כולה פועלת. השלב הבא הוא בחינה של פעילות התאים האלה בזמן אמת, במוח השלם. "אנחנו משתקים את הדג, ובעזרת אלקטרודות מודדים את תנועות השחייה שהוא מנסה לעשות בתגובה לגירויים שונים. כדי לתת לדג תחושה של מציאות, כל תנועה שלו גורמת לשינוי הסביבה שהוא רואה בהתאם, כמו מעין סימולטור של שחייה".
בהמשך המחקר הוא מקווה לבדוק התנהגויות מורכבות יותר מתנועות שחייה, כמו התגובות של הדגים ללחץ נפשי. "הדגיגים מציגים התנהגות דומה לדיכאון בעקבות לחץ (stress), וסרוטונין קשור גם להתנהגות הזו. מכיוון שהמערכת הזו שמורה מאוד באבולוציה, אני מקווה שהתגליות שלנו - לפחות חלק מהן - יובילו גם לפיתוח של תרופות חדשות".
מחוץ למעבדה תחביביו העיקריים של קוואשימה הם טניס ונגינה בפסנתר. "במהות אני נגן של מוזיקה קלאסית, אבל לא כולם מתחברים לזה, לכן אני מנגן גם הרבה מוזיקה פופולרית".
מקיפוד ים לאבחון סרטן השד
נטע וידבסקי מאוניברסיטת בן גוריון חוקרת היווצרות מינרלים בגוף, בעיקר בגידולים סרטניים
שם: ד"ר נטע וידבסקי
המחלקה להנדסה כימית, אוניברסיטת בן גוריון
מצב משפחתי: נשואה ליובל, פוסט דוקטורנט בהנדסת מכונות וחומרים, אמא לאלון (9) ודפנה (4.5)
במשפט אחד: חוקרת את הגבישים המינרליים הנוצרים בגידולים סרטניים של השד, כדי להבין מדוע הם נוצרים ואם הם יכולים לסייע באבחון המחלה
"המטרה שלנו היא לחבר בין כמה רמות של מחקר: מהמחקר הכימי הבסיסי ביותר, להבין במעבדה כיצד נוצרים בגוף המינרליים הסידניים; דרך מחקר ביולוגי שבוחן מדוע הגבישים האלה נוצרים בגידולי סרטן השד, אם יש להם תפקיד או שזו תופעת לוואי של הגידול, אילו מערכות מבקרות את התפתחותם; ולבסוף מחקר עם השלכות קלינית, פיתוח מודלים המדמים את הגידולים האלה אצל חולים ואולי גם שיטות אבחון יעילות יותר", אומרת ד"ר נטע וידבסקי, המקימה בימים אלה את מעבדת המחקר שלה במחלקה להנדסה כימית באוניברסיטת בן גוריון בבאר שבע.
וידבסקי נולדה בבאר שבע וגדלה במושב סתריה בשפלה. היא חזרה לבאר שבע ללימודי תואר ראשון בכימיה והנדסה כימית, ולאחר מכן פנתה לעבוד בתעשייה, במפעל המפתח חומרים לצבעים ולתוספי מזון. תוך כדי העבודה השלימה תואר שני בכימיה ישומית אצל פרופ' שלמה מגדסי באוניברסיטה העברית בירושלים. בדוקטורט החליטה לשנות כיוון, ופנתה לתחום הביומינרליזציה – חקר המינרלים הביולוגיים – אצל פרופ' ליאה אדדי ופרופ' סטיב ויינר במחלקה לביולוגיה מבנית במכון ויצמן למדע. "חקרתי איך נוצרים הקוצים של קיפודי ים ממינרלים המכילים סידן, ונחשפתי לעולם חדש של מערכות ביולוגיות, שבהן יש בקרה הדוקה מאוד על ייצור גבישי המינרלים. בהשתלמות הפוסט דוקטורט באוניברסיטת קורנל נחשפתי לגבישים הביולוגיים הנוצרים בגידולים סרטניים, ולמדתי שיטות עבודה רבות הקשורות בחקר תאים חיים. אני מרגישה שהרקע הרחב שיש לי, מעבודה הנדסית טהורה ועד מחקר ביורפואי, מאפשר לי להתמודד עם האתגר הרב-תחומי של חקר הגבישים המינרליים המעורבים במחלות".
את מעט הזמן הפנוי שיש לחוקרת בתחילת דרכה, וידבסקי מעדיפה להקדיש לקריאת ספרים. "זה משהו חיוני מבחינתי, שאין לי ברירה אלא לעשות אותו, אפילו אם זה בא על חשבון שינה. הקינדל ואני לא נפרדים", היא מחייכת. ומה עוד היא מאחלת לעצמה בתחילת הדרך החדשה? להצליח לקדם גם את המגוון האנושי במדע. "בפוסט-דוקטורט הייתי מעורבת מאוד בעידוד נשים ללמוד ולעסוק במדעים והנדסה, וגם כאן הייתי רוצה להגדיל את ייצוג הנשים וקבוצות נוספות במדע. זה משהו שממש בוער בי".
להזדקן כמו דגים
איתמר הראל מהאוניברסיטה העברית בירושלים פיתח מודל ייחודי לחקר הגנטיקה של ההזדקנות
שם: ד"ר איתמר הראל
המכון למדעי החיים, האוניברסיטה העברית בירושלים
מצב משפחתי: נשוי לגיא, חוקר מדעי המחשב באוניברסיטה העברית, אב לאלון (2)
במשפט אחד: חוקר את הגנטיקה של תהליכי הזדקנות בחולייתנים בעזרת דגיגים בעלי תוחלת חיים קצרה במיוחד
"אנחנו מזדקנים אחרי 70-80 שנות חיים, אבל עכברים עוברים תהליכים דומים אחרי כשלוש שנות חיים, ויש בעלי חיים, כמו מיני דגים, שחיים 200 ואפילו 500 שנה. בכל בעלי החיים האלה להזדקנות יש מאפיינים דומים – קוגניטיביים וגופניים – ואנו מנסים להבין איך קצב ההזדקנות כל כך שונה", מסביר ד"ר איתמר הראל, שהקים בשנה שעברה את המעבדה לחקר ההזדקנות באוניברסיטה העברית בירושלים.
המעבדה מתמקדת במחקר גנטי - זיהוי הגנים שתוצריהם מעורבים בתהליכי הזדקנות ובמחלות תלויות-גיל. לצורך זה הם משתמשים בחיית מודל ייחודית - דג הקִילִי. "אחת הבעיות בחקר הזדקנות היא הזמן הארוך שדרוש כדי לראות את התהליכים האלה קורים בחולייתנים. אצל עכבר צריך לחכות קרוב לשלוש שנים, ודג זברה חי 4-5 שנים", מסביר הראל. "אפשר לראות את התהליכים האלה תוך שבועות או חודשים במודלים כמו זבובי תסיסה, אבל לבעלי חוליות יש מערכות ייחודיות, כגון עצמות ומערכת חיסון לומדת, וכן מספר רב של גנים המעורבים בזקנה שאנו לא חולקים עם חסרי חוליות. הפתרון הוא שימוש בדגי קילי, שהם חולייתנים, לכן קרובים אלינו יותר, אבל תוחלת החיים שלהם היא כפליים מזבוב התסיסה, כחצי שנה, ואפשר לראות אצלם את תהליכי ההזדקנות".
הראל גדל במושב בית אלעזרי שבשפלה, ובתיכון למד פיזיקה וכימיה, "אבל היה לי ברור תמיד שאעסוק בביולוגיה בעתיד. גידלתי בעלי חיים, מדגי נוי ועקרבים, דרך עופות בר, ואפילו תיש, ואני אוהב את העבודה עם חיות שלמות, לא רק תאים ומולקולות במבחנות". לאחר תואר ראשון בביולוגיה באוניברסיטת בן גוריון, המשיך לדוקטורט בגנטיקה, במסלול ישיר במכון ויצמן למדע, בהנחיית פרופ' אלדד צחור. "חקרתי גנטיקה של מחלות התפתחותיות בעכברים ובעופות, ובהמשך הגעתי למסקנה שאני מעוניין לחקור את תהליכי ההזדקנות. הם מורכבים יותר למחקר, משום שמומים מולדים נראים מיד, בעוד מחלות הזקנה מופיעות אחרי שנים של תפקוד תקין של האורגניזם". העניין החדש הביא אותו להשתלמות פוסט-דוקטורט באוניברסיטת סטנפורד בקליפורניה, ואל חקר הגנטיקה של דגי הקילי. "פענחנו שם את רצף הגנום של הדגים האלה ופיתחנו שיטות לבצע מניפולציות גנטיות בקלות ובמהירות. בעקבות העבודות האלה, קהילת החוקרים המשתמשים בדגי קילי כמודל להזדקנות גדלה במהירות".
המעבדה של הראל היא כנראה המרכז המוביל בעולם לחקר דגי הקילי, והוא מקווה להגיע תוך כמה שנים לתפוסה מלאה של 3,000 אקווריומים. יתרון נוסף של הדגים על פני חיות מודל אחרות, הוא שהראל וצוותו עושים בעצמם את המניפולציות הגנטיות שהם מעוניינים בהן, בעזרת מערכת CRISPR, ואינם תלויים במקור חיצוני לאספקת חיות המעבדה. את העבודה עם הדגים הוא מתכוון להשלים בעכברים - "אם נמצא שהגנים המעורבים בהזדקנות הדגים הם בעלי השפעה דומה גם בעכברים, נקבל אינדיקציה שזו מערכת שהשתמרה היטב באבולציה, ונוכל לחפש אותה גם בבעלי חיים קרובים אלינו עוד יותר".
להראל חשוב לציין שהוא לא מחפש שיטות לגילוי חיי נצח. "אני מתעניין במנגנון הביולוגי הבסיסי, לא בפיתוח שיטות להארכת חיים של בני אדם. כמובן שאם מישהו אחר ישתמש בממצאים שלנו לשיפור תוחלת החיים ואיכות החיים של בני אדם, זה יהיה משמח".
בזמן הפנוי המועט שנותר לו בין העבודה האינטנסיבית במעבדה למשפחה, הראל אוהב לצייר, לבשל, לטייל וגם לצלול - כנראה שאפילו בזמן החופשי הוא לא באמת מסוגל להתנתק מהדגים.
להרוויח כסף מפונטים
לאחר שנים כפרופסור לפיזיקה, חגי איזנברג יוצא לדרך חדשה עם חברת הזנק בתחום ההצפנה הקוונטית
שם: פרופ' חגי איזנברג
מכון רקח לפיזיקה, האוניברסיטה העברית בירושלים וחברת QuantLR
מצב משפחתי: נשוי להלן, חוקרת בכימיה חישובית באוניברסיטה העברית ואב לערן (19) הלל (18) אורי (14) והראל (9)
במשפט אחד: מפתח שיטות לאבטחת מידע אופטי שיהיו חסינות בפני פריצה גם בעידן המחשבים הקוונטיים
"אחת ההשלכות העיקריות של עידן המיחשוב הקוונטי שאני ניצבים בפתחו היא היכולת של מחשבים כאלה לפרוץ את מערכות ההצפנה המגינות כיום על רוב המסחר האלקטרוני והפעילות המאובטחת ברשת. ההצפנות הללו, המבוססות על העיקרון של מפתח פרטי ומפתח ציבורי, פועלות לפי רעיון דומה של פעולה מתמטית שהיא קלה בכיוון אחד, אך קשה מאוד בכיוון השני. קשה מאוד - אך ממש לא בלתי אפשרית עם כוח החישוב המתאים", מסביר פרופ' חגי איזנברג, פיזיקאי מהאוניברסיטה העברית בירושלים. "לכאורה, הפתרון הוא הצפנה בעזרת בעיות מתורת המספרים או מתחומים אחרים שאין אלגוריתם מוכר המאפשר למחשב קוונטי או למחשב קלאסי לפתור אותן ביעילות. אבל אם להסתמך על ניסיון העבר, בעיות מהמשפחה הזו עשויות להיפתר בסופו של דבר. הפתרון צריך לבוא מתחום הטכנולוגיה הקוונטית: מנגנון הצפנה שאינו משתמש בבעיות מתמטיות, אלא בעקרונות פיזקליים מתורת הקוונטים, ורק שבירה של העקרונות תאפשר לפרוץ אותו".
הידע והנסיון של איזנברג בתחום הפיזיקה הקוונטית, הביאו אותו לייסד חברה מסחרית, QuantLR, המפתחת מוצר להגנה על רשתות תקשורת המבוססות על סיבים אופטיים. "המוצר שלנו מתחבר לרשת התקשורת, ומחליף פוטונים - חלקיקי אור - בודדים מתוך אלה שמועברים בה. בעזרת שימוש בעקרונות מתורת הקוונטים זה יוצר מפתח שאי אפשר לפרוץ", מסביר איזנברג.
הרעיון שעליו מבוסס הפיתוח אינו המצאה חדשה. הוא מכונה BB84, על שם שני מפתחיו, צ'רלס בנט (Bennett) וז'יל ברסאר (Brassard) ועל שם שנת פיתוחו - 1984. אבל המעבר מרעיון תיאורטי לטכנולוגיה יישומית דורש זמן רב וטכנולוגיות שלא היו זמינות לפני 35 שנה. כיום מערכות כאלה מוצעות לגופים בעלי כיסים עמוקים מאוד, כמו בנקים גדולים או שירותי ביטחון, בעלות של כ-200 אלף דולר לאבטחת קו תקשורת יחיד, מנקודה לנקודה. "אני מאמין שהחברה שלנו תוכל להציע מוצר דומה בעשירית המחיר, ולספק הגנה לגופים כמו רשתות תקשורת סלולרית ומאגרי מידע מקוונים", אומר איזנברג. "יישום נוסף של הטכנולוגיה הזו מאפשר פתרונות מתקדמים בתחום אימות הזהות, שהוא נדבך חשוב בהגנה על תשתיות רבות. אנו רוצים שמי שנותן הוראה להגביר את ייצור החשמל, לשנות את פעילות הרמזורים, להפסיק התפלת מים או לנחות בנמל תעופה אחר יהיה אדם שאכן מוסמך לכך".
איזנברג מחזיק בתפקיד המנהל המדעי של החברה, והמייסד השותף, יניר פרבר, הוא המנכ"ל. את הנהלת החברה משלימים המנהל הטכנולוגי ד"ר ניצן לבנה וסמנכ"ל הפיתוח העסקי כרמי בוגוט. "החברה התחילה לפעול לפני כשנה במסגרת חממה טכנולוגית של קרן OurCroud בירושלים, בסיוע כספי של רשות החדשנות, ובעוד כמה שבועות אמורה להציג הוכחת היתכנות למוצר", אומר איזנברג. "אנו מנסים כעת להשלים גיוס של חמישה מיליון דולר כדי להפוך את ההוכחה הזו למוצר ממש. התחזית היא ששוק האבטחה המתקדמת יגלגל בתוך 4-5 שנים מיליארדי דולרים בשנה, ואם נזכה אפילו בנתח לא גדול מהשוק הזה אהיה מרוצה מאוד".
עם זאת, איזנברג מנהל את החברה לצד המשך עבודתו באוניברסיטה, והוא מדגיש כי האתגר שלו הוא בצד המדעי, לא רק הכספי. "להרוויח כסף זה נחמד, אבל אחת המטרות שלי בחיים היא שיהיה לי מעניין, וכאן אני לומד הרבה דברים חדשים. בנוסף, העבודה בחברה משתלבת בעבודה המדעית השוטפת, ואני מקווה שאחרי שנרשום פטנט נפרסם גם מאמרים מדעיים על הטכנולוגיה, ונמשיך לחדש. הפריצה של גבולות הידע היא הדבר המעניין".
איתי נבו, העורך הראשי של אתר מכון דוידסון לחינוך מדעי
לפנייה לכתב/ת 
