![נשא הרצאה בנושא אתגרי המנהיגות בעידן הנוכחי בפני סטודנטיות סטודנטים, וקרא להקמת דור חדש של מנהיגות ומנהיגים בעלי אחריות מוסרית והבנה מדעית](https://en-prep.tau.ac.il/sites/default/files/styles/adaptive/public/barak-on-campus-1840.webp "אהוד ברק התארח באוניברסיטת תל אביב במסגרת "קולוקוויום מנהיגות"")
הקולות מושמעים בתדר שמעל טווח השמיעה האנושי ובעיקר כשהצמח נמצא במצוקה
חדשות
NEWS
מה מעניין אותך?
מחקר
28.03.2023
פריצת דרך עולמית קובעת: צמחים משמיעים קולות
- מוזיאון הטבע
- סביבה וטבע
- רפואה ומדעי החיים
בזמן שדיברתם לעציצים שלכם וחשבתם שהם לא משמיעים קול, מסתבר שהם למעשה פטפטנים לא קטנים, במיוחד כשהם ממש מחכים שתשקו אותם. חוקרים באוניברסיטת תל אביב הצליחו לראשונה בעולם, להקליט ולנתח קולות ברורים המושמעים על ידי צמחים, בתדרים גבוהים שהאוזן האנושית אינה מסוגלת לקלוט. החוקרים: "מצאנו שצמחים משמיעים קולות בעיקר כשהם נמצאים במצוקה, ולכל צמח ולכל סוג של מצוקה יש צליל אופייני הניתן לזיהוי. קולות הצמחים נשמעים כמעין קליקים, כמו פופקורן, בווליום דומה לדיבור אנושי אבל בתדרים שמעל טווח השמיעה האנושי, והם עשויים להיקלט על ידי בעלי חיים שונים, כמו עטלפים, עכברים וחרקים."
המחקר הובל על ידי פרופ' לילך הדני מבית הספר למדעי הצמח ואבטחת מזון בפקולטה למדעי החיים בשיתוף עם חוקר העטלפים פרופ' יוסי יובל, ראש בית הספר סגול למדעי המוח וחבר סגל בבית הספר לזואולוגיה ומוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט, והסטודנטים יצחק חייט ואוהד לוין אפשטיין. כמו כן השתתפו חוקרים מבית הספר למדעי המתמטיקה, מהמכון לחקר הדגנים ומבית הספר סגול למדעי המוח באוניברסיטת תל אביב. המאמר פורסם בכתב העת היוקרתי Cell.
שירת העשבים
פרופ' הדני: "ממחקרי עבר ידוע לנו שמד-רטט המוצמד לצמח רושם רעידות (ויברציות), אך עד היום לא היה ברור אם רעידות אלה גם הופכות לגלי קול שנעים באוויר, כלומר צלילים שניתן לקלוט ממרחק. במחקר הנוכחי ביקשנו לתת מענה לסוגיה זו, שמעסיקה חוקרים כבר שנים רבות."
בשלב הראשון הכניסו החוקרים את הצמחים לקופסה אקוסטית במרתף מבודד ונטול רעשי רקע, ולצדם, במרחק של כ-10 ס"מ, הציבו מיקרופונים אולטרה-סוניים שקולטים צלילים בתדרים שבין 80-40 קילוהרץ (אוזן של אדם בוגר קולטת עד כ-16 קילוהרץ). ההקלטות בוצעו בעיקר בצמחי עגבנייה וטבק, אך הוקלטו גם חיטה, תירס, גפן, קקטוס ונזמית.
"מסתבר ששדה פסטורלי הוא כנראה מקום רועש – רק שאנחנו לא שומעים את הקולות!"
פרופ' הדני: "לפני שהכנסנו את הצמחים לקופסה האקוסטית ביצענו בהם מגוון פעולות: חלקם לא הושקו במשך חמישה ימים, בחלקם נחתך הגבעול, ובאחרים לא נגענו. ביקשנו לבדוק באילו מצבים, אם בכלל, הם משמיעים צלילים. הממצאים היו מרתקים: צמחים שלא היו במצוקה השמיעו בערך צליל אחד בשעה, ואילו הצמחים שיובשו או נחתכו השמיעו בממוצע עשרות צלילים בשעה."
ההקלטות שנאספו בדרך זו נותחו במחשב באמצעות אלגוריתמים ייעודיים שפותחו במיוחד לצורך זה בטכנולוגיה של 'למידת מכונה' (בינה מלאכותית). האלגוריתמים למדו להבחין בין סוגי צלילים, ולזהות עבור כל הקלטה את סוג הצמח ואת סוג ומידת המצוקה שהוא שרוי בה. יותר מכך: הם ידעו לזהות ולסווג את קולות הצמחים גם כאשר הניסוי נערך בחממה שאינה מבודדת, ויש בה לא מעט רעשים חיצוניים. שם ניתן היה לעקוב אחר תהליך ההתייבשות לאורך זמן, ונמצא שכמות הצלילים גדלה עם ההתייבשות עד שהגיעה לשיא מסוים, ואחר כך פחתה.
פרופ' הדני מסכמת: "במחקר שלנו הוכחנו שצמחים משמיעים קולות, ובכך שמנו קץ למחלוקת מדעית בת שנים רבות. מהממצאים עולה כי העולם מלא בקולות של צמחים, וכי הצלילים הללו מכילים מידע, לדוגמה אודות היעדר מים או פגיעה כלשהי. אנחנו משערים שבטבע נקלטים קולות הצמחים על ידי יצורים בסביבה (כמו עטלפים, מכרסמים, חרקים שונים ואולי גם צמחים אחרים), שמסוגלים לשמוע את התדר הגבוה ולהפיק מידע שהוא רלוונטי עבורם. ייתכן שבעתיד יוכל גם האדם להשתמש במידע כזה, למשל באמצעות חיישן שידווח למגדל מתי הצמח מתייבש ויש להשקותו. מסתבר ששדה פסטורלי הוא כנראה מקום רועש – רק שאנחנו לא שומעים את הקולות!"
במחקרי המשך יבקשו החוקרים לבחון מספר סוגיות מרתקות: מהו המנגנון שבאמצעותו משמיעים הצמחים את הצלילים? כיצד עשים קולטים ומגיבים לצלילים שמשמיעים צמחים? והאם גם צמחים אחרים 'שומעים את הקולות'?
מחקר
26.03.2023
הרובוט הזעיר שמסוגל לנווט בסביבה פיזיולוגית וללכוד תאים פגומים
הכירו את המיקרו-רובוט ההיברידי: טכנולוגיה חדשנית זעירה בגודל 10 מיקרון (גודל של תא ביולוגי)
- הנדסה וטכנולוגיה
- רפואה ומדעי החיים
חוקרים באוניברסיטת תל אביב פיתחו מיקרו-רובוט היברידי בגודל תא ביולוגי בודד (כ-10 מיקרון), שניתן לשליטה ולניווט באמצעות שני מנגנונים שונים – חשמלי ומגנטי. המיקרו-רובוט מסוגל לנווט בין התאים השונים בדגימה ביולוגית, להבחין בין סוגי תאים שונים ואף לזהות האם מדובר בתא בריא או תא גוסס, ואז להעמיס עליו את התא הרצוי ולשאת אותו להמשך אנליזה, החדרת תרופה או גן או לבודדו לצורך ריצוף גנטי. לדברי החוקרים, הפיתוח עשוי לסייע בקידום מחקרים בתחום החשוב של 'אנליזת תא בודד' (single cell analysis), וכן באבחון רפואי, בהובלת תרופות, בכירורגיה ובשמירה על הסביבה.
הטכנולוגיה החדשנית פותחה בהובלת פרופ' גלעד יוסיפון מבית הספר להנדסה מכנית ומהמחלקה להנדסה ביו-רפואית באוניברסיטת תל אביב, ובהשתתפות הפוסט-דוקטורנטית Dr. Yue Wu מאוניברסיטת תל אביב, וכן הסטודנטית סיון יעקב והפוסט-דוקטורנט Dr. Afu Fu מהטכניון. המאמר פורסם בכתב העת Advanced Science.
בהשראת מיקרו-שחיינים ביולוגיים
פרופ' גלעד יוסיפון מסביר כי מיקרו-רובוטים הם חלקיקים סינטטיים זעירים בגודל של תא ביולוגי, שיכולים לנוע ממקום למקום ולבצע פעולות שונות (לדוגמה: איסוף יעיל של מטענים סינטטיים או ביולוגיים) באופן אוטונומי על פי תכנון מראש, או באמצעות שליטה מבחוץ בידי מפעיל או מערכת בקרה. לדבריו, יכולת התנועה העצמית של המיקרו-רובוטים (הקרויים לפעמים גם מיקרו-מנועים וחלקיקים אקטיביים), הונדסה בהשראת מיקרו-שחיינים ביולוגיים, דוגמת חיידקים ותאי זרע. מדובר בתחום חדשני שמתפתח במהירות, עם מגוון רחב של שימושים בתחומים כמו רפואה וסביבה, וגם ככלי מחקרי.
"הכוונה בעתיד היא לפתח מיקרו-רובוטים שיפעלו גם בתוך הגוף – למשל כנשאי תרופות יעילים שניתן לנווט אותם למטרה באופן מדויק."
במסגרת הפיתוח החדשני, החוקרים השתמשו במיקרו-רובוט כדי ללכוד תא דם, תא סרטני או חיידק בודד, והראו כי הוא מסוגל להבחין בין תאים בעלי רמות חיות שונות – תא בריא, תא שנפגע על ידי תרופה, או תא שמת או גוסס בתהליך 'התאבדות' טבעי (הבחנה כזאת עשויה להיות משמעותית לדוגמה בעת פיתוח תרופות נגד סרטן).
כמו כן, לאחר שזיהה את התא המבוקש, הצליח המיקרו-רובוט גם ללכוד אותו ולהובילו להמשך טיפול ואבחון הפגיעה בתא. חידוש חשוב נוסף בטכנולוגיה הוא זיהוי תא המטרה ללא צורך בתיוגו: המיקרו-רובוט מזהה את סוג התא ואת מצבו (דוגמת רמת חיות) באמצעות מנגנון חישה מובנה המבוסס על התכונות החשמליות הייחודיות של התא.
פרופ' יוספון: "הפיתוח החדש שלנו מוסיף נדבך חשוב לטכנולוגיה זו, בשני היבטים עיקריים: הנעה וניווט היברידיים על ידי שני מנגנונים שונים – חשמלי ומגנטי, לצד יכולת משופרת לזהות וללכוד תא בודד ללא צורך בתיוג, לצורך בדיקה מקומית או שליפה והובלה למכשור חיצוני. מחקר זה בוצע על דגימות ביולוגיות במעבדה, אך הכוונה בעתיד היא לפתח מיקרו-רובוטים שיפעלו גם בתוך הגוף – למשל כנשאי תרופות יעילים שניתן לנווט אותם למטרה באופן מדויק."
החוקרים מסבירים שלמנגנון ההנעה ההיברידי של המיקרו-רובוט יש חשיבות מיוחדת בסביבות פיזיולוגיות, כמו למשל ביופסיה נוזלית. "המיקרו-רובוטים שפעלו עד היום בהתבסס על מנגנון חשמלי, לא היו יעילים בסביבות מסוימות המאופיינות במוליכות חשמלית גבוהה יחסית, כמו למשל בסביבה פיזיולוגית, בה ההנעה החשמלית פחות אפקטיבית. כאן יכול להיכנס לפעולה המנגנון המגנטי המשלים, שהוא יעיל מאוד ללא קשר להולכה חשמלית."
פרופ' יוסיפון מסכם: "במחקר שלנו פיתחנו מיקרו-רובוט חדשני, בעל יכולות חשובות שמוסיפות נדבך משמעותי לתחום: הנעה וניווט היברידיים באמצעות שילוב של שדה חשמלי ומגנטי, וכן יכולת לזהות, ללכוד, ולהוביל תא בודד ממקום למקום בסביבה פיזיולוגית. ליכולות אלה יש משמעות רבה עבור מגוון רחב של יישומים וגם למחקר. בין היתר עשויה הטכנולוגיה לתמוך בתחומים הבאים: אבחון רפואי ברמת התא הבודד, החדרת תרופות או גנים לתאים, עריכה גנטית, נשיאת תרופות ליעדן בתוך הגוף, ניקוי הסביבה מחלקיקים מזהמים, פיתוח תרופות, וטכנולוגיית 'מעבדה על חלקיק' שנועדה לבצע אבחון במקומות הנגישים רק למיקרו-חלקיקים."
