טכנודע: פיזיקה: נוזלים: פרק ראשון (חלק ראשון)

Advertisements

האם נתגלתה העיר של דויד וגולית?

האם נתגלתה העיר של דויד וגולית? שרידים של שער עתיק מתארים במדויק את המיקום של העיר התנ”כית שעריים, אומרים ארכיאולוגים מהאניברסיטה העברית. בתנ”ך המלך העתידי דאז דויד הצעיר מתואר כלוחם בגולית בעמק האלה ליד שעריים.

לפי הארכיאולוגים, שער חדש (תצלום תחתון) שנמצא עתה במצודה עתיקה מציין את המיקום התנ”כי של שעריים התנ”כית היכן שדויד המלך מתואר בתנ”ך כהורג את גולית. הגילוי בוצע בעמק האלה (תצלום עליון) – שממוקם דרומית לירושלים בסמוך לבית שמש.

השער המבוצר במצודת עמק האלה – הממצא השני באתר – מוכיח את הקיום של שעריים, שפירושו “שני שערים”. לכל האתרים מאותה התקופה, אומר הארכיאולוג מהאוניברסיטה העברית יוסף גרפינקל, היו רק שער אחד, ואילו כאן יש לנו שני שערים וזה מאוד לא רגיל. השער שבנוי מאבנים, שוקל בערך שני טונות והוא ממוקם בצד המזרחי של האתר – כלומר הוא פונה לירושלים.

הגילוי הוא הממצא השני שמבוצע בעמק האלה – שידוע בשם חירבת קייאפה בערבית. המקום ממוקם ליד העיר בית שמש.

באוקטובר גרפינקל חשף חרס בן 3000 שנה שעליו טקסט שמאמינים שהוא הטקסט העברי הקדום ביותר – כאשר אז האמינו שזהו הגילוי הארכיאולוגי החשוב ביותר מאז מגילות ים המלח.

תיארוך באמצעות טכניקת פחמן-14 וגם בחינה של החרס הובילה למסקנה שהטקסט נכתב לפני 1000 ל-975 לפנה”ס, הזמן שבו המלך דויד חי. גרפינקל מאמין שהגילוי מספק עדות נוספת לכך שהעיר המבוצרת הייתה חלק ממערכת ממשל מרכזית שהייתה בשליטתו של המלך דויד, ראש המלוכה של ישראל.

שעריים מצוין שלוש פעמים בתנ”ך והוא פעמיים נקשר עם שמו של דויד המלך. ארכיאולוגים עדיין מתווכחים ביניהם בנוגע לתגלית של שעריים והאם היא עדות לכך שהייתה באזור עיר יהודה. ארכיאולוגים לא יודעים הרבה על החיים בשעריים. מעט ידוע על החיים בירושלים בתקופת דויד המלך. רב הנסתר על הידוע. יש לחפש אחר כיתוב כלשהו על השער שיצביע מי בנה את העיר. 

מלחמת דויד וגולית נדונה רבות מבחינות רבות. ראו: יסודות של היסטוריה וריאליה בתיאור בעמק האלה וקרב דוד וגלית.

 

E = mc2: אינשטיין גיבור מתמיד גם 103 שנה אחר כך

 103שנה אחרי E = mc2

e=mc2: 103 years later, Einstein’s proven right

PARIS (AFP) – It’s taken more than a century, but Einstein’s celebrated formula e=mc2 has finally corroborated, thanks to a heroic computational effort by French, German and Hungarian physicists.

A brainpower consortium led by Laurent Lellouch of France’s Centre for Theoretical Physics, using some of the world’s mightiest supercomputers, have set down the calculations for estimating the mass of protons and neutrons, the particles at the nucleus of atoms.

“Until now, this has been a hypothesis,” France‘s National Centre for Scientific Research (CNRS) said proudly in a press release.

“It has now been corroborated for the first time”.

היום רשת ב’ והעיתונים יצאו בידיעה הבאה: פיזיקאים צרפתים, גרמנים והונגרים צעדו צעד אחד קדימה לעבר הוכחת תורת היחסות הפרטית של אלברט אינשטיין. קבוצת מדענים שותפים, שאותה הוביל לורן ללוש מהמרכז הצרפתי לפיזיקה תיאורטית, השתמשה במחשבי-על החזקים ביותר הידועים כיום. זאת במטרה לבצע את החישובים הנדרשים בנוגע לנוסחא המפורסמת של אינשטיין כדי להעריך את מסת הפרוטונים והניטרונים – החלקיקים שמצויים בגרעין האטום.

French, German and Hungarian physicists have finally confirmed the equation on mass-energy equivalence more than a century after the German-born theoretical physicist unveiled his e=mc2 formula.

 

לפי פיזיקת החלקיקים האלמנטריים, הפרוטונים והניטרונים מורכבים מחלקיקים קטנים אף יותר הקרויים קוורקים. הקוורקים מחוברים על ידי מה שקרוי גלואונים (מלשון דבק). והנה בכל הדיווחים מספרים לנו שהדבר המוזר היה הבא: מסת הגלואונים היא אפס ואילו מסת הקוורקים היא רק חמישה אחוזים. ועל כן שאלו: היכן אם כן 95 האחוזים החסרים של המסה?

התשובה מונחת, לפי המחקר והחישובים שפורסמו בכתב העת האמריקאי “מדע” ביום חמישי, באנרגיה של התנועות והאינטראקציות של הקוורקים והגלואונים. כלומר, האנרגיה והמסה הן שקולות. וזאת באמירה גסה כפי שאלברט אינשטיין שלנו הציע במאמר הקטן שאותו פרסם ב-1905.

103 שנה אחר כך, נכתב בכותרות העיתונים בעולם כולו, הנוסחא של אינשטיין זוכה לאימות. ואולם ואין זו הפעם הראשונה שאינשטיין זוכה לאימות לתורת היחסות שלו. במשך מאה שנה אינשטיין זכה לאימותים רבים לתורת היחסות הפרטית וגם הכללית.

כותרות העיתונים ציינו כך:

The E=mc2 formula shows that mass can be converted into energy, and energy can be converted into mass.

By showing how much energy would be released if a certain amount of mass were to be converted into energy, the equation has been used many times, most famously as the inspirational basis for building atomic weapons.

But resolving E=mc2 at the scale of sub-atomic particles – in equations called quantum chromodynamics – has been fiendishly difficult.

“Until now, this has been a hypothesis,” France’s National Centre for Scientific Research (CNRS) said proudly in a press release.

“It has now been corroborated for the first time.”

 

103 שנים אחרי 1905 אינשטיין גיבור מתמיד

 

הידיעה הוקפצה לראש החדשות ברשת ב’ בשעה 2 בצהרים היום ולכותרות העיתונים. האם יש צדק בכך? האם זו הפעם הראשונה אחרי 103 שנה שמשתמשים במשוואה המפורסמת של אינשטיין כבסיס לאימות ניסויי?

נאמר לנו למעלה שאין זו הפעם הראשונה שהשקילות בין המסה לאנרגיה והערך לכמות האנרגיה שמוכלת במסה שגלומים בנוסחא המפורסמת של אינשטיין זוכים בדרך זו או אחרת לאימות. ראו למשל את פצצת האטום והפיזיקה הגרעינית. סימנתי באדום בציטוט למעלה את המשפט: “השתמשו במשוואה פעמים רבות, כידוע, כבסיס השראתי לבניית הנשק הגרעיני”. האומנם? ומה החשיבות של אימות חישובי דווקא בפיזיקת החלקיקים?

אם כן יש כאן שתי סוגיות מעניינות:

1) האם השתמשו בנוסחא של אינשטיין כבסיס השראתי לבניית פצצת האטום? אולי אין זה מדויק? או אז מדויקת הכותרת: אחרי 103 שנים הנוסחא של אינשטיין מוכחת כנכונה.

2) מה החשיבות של אימות חישובי בפיזיקת החלקיקים – בתחום הכרומודינמיקה הקוונטית?

אם כן, האם יש הצדקה לכותרת המאמר שהופיעה בלועזית ביהאו ותורגמה כלשונה לעברית? באיזו מידה אחרי 103 שנה הנוסחא המפורסמת זכתה רק היום לאימות והוכחה? האם יש פרופורציה בין הכותרת למידע שמפורסם?

E=mc2: 103 years later, Einstein’s proven right

 People walk past a giant sculpture featuring Albert Einstein's ...

 

People walk past a giant sculpture featuring Albert Einstein’s formula “E=mc2” in front of Berlin’s Altes Museum in 2006. It’s taken more than a century, but Einstein’s celebrated formula e=mc2 has finally been corroborated, thanks to a heroic computational effort by French, German and Hungarian physicists.(AFP/File/John Macdougall)

 

איור: אנשים חולפים על פני פסל ענק של הנוסחא המפורסמת של אינשטיין במוזיאון בברלין ב-2006.

 

הבה נשאל את השאלה הבאה: האם פצצת האטום היא אימות איום של הנוסחא למעלה של אינשטיין? יש הטוענים שפצצת האטום היא התוצאה של גילויים בפיזיקה האטומית, שבהם אינשטיין התעניין מעט מאוד. ואולי פיתוח הפצצה היה מתרחש גם ללא הנוסחא המפורסמת של אינשטיין?

אינשטיין בהתחלה לא האמין שניתן לשחרר אנרגיה מהאטום והוא אמר ב-1935 שהסיכוי הוא כמו “לירות בציפורים בחושך בשכונה בה יש מעט ציפורים”. אינשטיין עצמו לכן ניפץ כל תקווה לקבלת אנרגיה מהאטום.

בתחילת 1939 בעוד כל העולם ביצע ניסויים קדחתניים בביקוע אורניום, בפרינסטון, היכן שאינשטיין עבד, נילס בוהר וג’ון ווילר הרהרו על שיטות להעשרת אורניום 235. אבל אינשטיין רק כמה דלתות במורד המסדרון היה שקוע בעבודתו על תורת איחוד השדות הערטילאית שלו, בלתי נגיש ומנותק לגמרי ממה שנעשה סביבו.

אינשטיין הציע את הנוסחא לשקילות המסה והאנרגיה ב-1905. האם היה לה קשר לביקוע האורניום מ-1939? אולי פצצת האטום שהתפתחה אחר כך הייתה בכלל אימות של הרדיואקטיביות ואולי בכלל פצצת האורניום הייתה אימות מזעזע של גילוי הניטרון ב-1932? כידוע ביקוע גרעין האורניום מתרחש על ידי ניטרונים ותגובת שרשרת.  

עכשיו 103 שנים אחרי הנוסחא המפורסמת של אינשטיין משנת 1905 – והנה מציעים לנו ניסוי מכוון לאימותה דווקא מתחום הכרומודינמיקה הקוונטית. באיזו מידה הניסוי הוא אימות של הנוסחא יותר מאשר פצצת האטום מלפני כמעט 70 שנה?

עצם המצאות המלה “קוונטית” בהקשר של היחסות הפרטית…  כבר יכלה לעורר עניין של מה בכך עבור אינשטיין עצמו, שכתב למקס בורן במאה שעברה שאלוהים לא משחק בקוביות; אינשטיין שהיה שקוע שנים על גבי שנים בעבודתו על תורת איחוד השדות הערטילאית… 

 

אתם מוזמנים להרצאה שלי על אלברט אינשטיין, פצצת האטום והנוסחא המפורסמת של אינשטיין:

E = mc2

שתתקיים בטכנודע בחדרה ביום ראשון הקרוב ה-23.11.08 בשעה 20:00 בערב.

 

 

האם הננו כסף והננו סיבי הפחמן מסוכנים?

בבריטניה מודאגים מהננוטכנולוגיה. ועתה הבריטים יצאו בדו”ח מטעם הועדה המלכותית לזיהום סביבתי. הדו”ח אומר את הדברים הבאים. הבריטים לא מודאגים מרכיבי הננוטכנולוגיה שבהם משתמשים מכונות ובהם משתמשים באלקטרוניקה של הננוטכנולוגיה החדישה.

במקום זאת מודאגים מהננו-חומרים שנכנסים לתעשייה ולמוצרי הצריכה. חומרים אלה מתנהגים כה שונה ממה שהם מתנהגים כאשר הם מרכיבים גופים גדולים יותר בעולם המקרוסקופי.

 

Lycurgus cup (British Museum) 

 

השתמשו בננו חומרים עוד בימי הרומאים ליצירת כוסות וכדים. גם בכנסיות בימי הביניים ניתן למצוא ויטראג’ים מזכוכית שבהם משובצים חלקיקי ננו מזכוכית. היום נוהגים להשתמש בננו-חלקיקים והם נפוצים. 

 

הכוונה היא לחומרים בסקאלת הגודל של הננו (1 מיליארדית המטר nm = 1 ) שבהם משתמשים היום בתעשייה בצורה מקיפה ויש חשש שהם מסוכנים לסביבה.

עד כה החומרים לא הראו כל נזק פוטנציאלי לסביבה. אבל עתה חוששים. ההמלצה היא לא להכניס עתה לבגדים חלקיקי ננו-כסף. מהו ננו-כסף?

הננו-כסף אלו הם ננו-חלקיקים זעירים של כסף. הם שימשו לטיפול במחלות רפואיות מעל 100 שנה עקב תכונותיו האנטי בקטריאליות והאנטי פטרייתיות. חלקיקי הננו-כסף הם בדרך כלל בגודל של 25 ננו-מטר. יש להם שטח פנים מאוד גדול מה שמגדיל את המגע שלהם עם הבקטריות או הפטריות. ומאוד משפר את יעילותם כקוטלי בקטריות ופטריות. כאשר הננו-כסף הוא במגע עם הבקטריות והפטריות הוא ישפיע בצורה מאוד עוינת על המטבוליזם התאי ויעכב את הגידול התאי של הבקטריות והפטריות. הננו-כסף מעכב תהליכים תאיים מטבוליים ועוצר הכפלה וגידול של הבקטריות והפטריות האלה שגורמות לזיהום, לריחות ולבעיות אחרות. מכאן שיש לננו-כסף יישומים רפואיים רבים כאשר מעוניינים להרחיק בקטריות ולקוטלן.

בנוסף, הננו-כסף נועד לצפות בדים של בגדים. מכיוון שננו-חלקיקים אלה דוחים בקטריות הם מגבירים את העמידות של הבגדים נגד ריחות, לכלוכים ונגד רטיבות. עד כה חשבו שננו-חלקיקי כסף אלה הם דווקא ידידותיים לסביבה. והנה עתה סבורים בדיוק להפך, שחלקיקי ננו-כסף אלה יכולים להיות מזיקים בגלל העובדה שהם דוחים בקטריות וקוטלים בקטריות שלפעמים זקוקים להן למען האיזון האקולוגי.

דוגמא נוספת היא סיבים שעשויים מננו-צינוריות מפחמן בעלי קוטר של פחות ממיקרון אחד. משתמשים בהם לשימושים שונים ומגוונים מרפואה ועד איחסון; שימושי אלקטרוניקה, קבלים, טרנזיסטורים, מערכות תמסורת תרופות (בהיותם קטנים מתא הדם הם יכולים לשאת תרופה לתאי הדם למשל, או לרקמות פנימיות וזאת בשל גודלם הזעיר). שימושים נוספים הם אחסון אנרגיה וטכנולוגית מידע. סיבי ננו שעשויים מננו-צינוריות פחמן – התנהגותם בסביבה ובגוף היא מאוד קשה לחיזוי. ומכאן טוען הדו”ח טמונה הסכנה.

Nanotube

Fibres made of carbon nanotubes are of particular concern

סיבי פחמן הם מאוד מדאיגים אומרים לנו הבריטים.

 

אולם, אומר הדו”ח לא ניתן להביט על ננו-חומרים כקטגוריה בודדת. זאת כאשר אנחנו מגדירים אותם רק על ידי גודלם הזעיר, מכיוון שננו-חומרים שונים מראים סיכונים פוטנציאלים מאוד שונים. לכן מה שצריך להטרידנו הוא לא הגודל של החלקיק או אופן הכנת החומר, אלא תפקודו.

בכל מקרה לא ידוע כרגע על עדות לנזק במישרין לאנשים או לסביבה, אבל מזהירים שיש לבצע בדיקות בכדי לנטר את השימוש בחומרי ננו. התועלת של חומרי הננו ברפואה ובתעשיית האנרגיה היא רבה מאוד ולכן ההמלצה היא רק לשים לב ולבדוק את הסיכונים ולבצע השגחה סדירה.

השורה התחתונה של הדו”ח היא: השימוש בחומרים חדישים בצורה בטוחה דורש פתרונות חדשים לבעיות וזאת כדי להקטין עד כמה שניתן את הסיכונים. בנוסף יש ללמוד כיצד החומרים החדישים מתנהגים ולא רק כיצד הם נראים מבחינת הגדרות הגודל שלהם. כך הועלתה המודעות לאופן שבו חומרים מסוימים יכולים לגרום לנזק וכיצד ניתן למנוע זאת.

רשימת הננו-חומרים הנפוצים למדי שיש לשים לב אליהם לפי הדו”ח כוללת בעיקר:

1) ננו-סיבים של פחמן – שרכיביהם הננו-צינורות הראו בניסויי מעבדה ראשוניים סיכונים זהים לזה של אזבסט.

2) ננו-חלקיקי הכסף – שהוא נפוץ לאחרונה כקוטל בקטריות. הוא גם – כפי שנאמר למעלה – הוכנס לתוך בדים ובגדים כד למנוע את היווצרות הלכלוך, וכדי למנוע את התפתחות הבקטריות שגורמות לריחות. אבל בעוד הבגדים נשחקים בכביסה, התכונות של קטילת הבקטריות על ידי חלקיקי הננו-כסף שעוברים כביסה גם כן יכולות לגרום לבלגן שלם באקולוגיה העדינה או במערכות מי שופכין עירוניות שתלויות בבקטריות שנקטלות בדרך גם כן. ולכן האם כדאי בנסיבות אלה ללבוש בגדי ננו-כסף? לא בטוח בכלל. בריכוזים נמוכים הנזק הוא מזערי, אבל אם אנשים רבים ילבשו בגדים עם חלקיקי ננו-כסף ובקטריות רבות שלמעשה זקוקים להן במי השופכין יקטלו כך על ידי חלקיקים אלה, יהיה מעין אסון אקולוגי. ולכן ננו-חלקיקי כסף אלה הם לא ידידותיים לסביבה.

מה דעתכם?

והרי המקרה שנדון קודם מזכיר במשהו את האנטיביוטיקה, הלא כן? האנטיביוטיקה בשימוש רב קוטלת את החיידקים הטובים גם כן, שהם באיזון האקולוגי הנכון והמתאים דרושים לתפקוד נכון של המערכת.

 

 

 

 

 

 

מה חדש בחקר הגנום מאה שנה אחרי הולדת מושג הגן ב-1909

מה חדש בחקר הגנום מאה שנה אחרי הולדת מושג הגן ב-1909?

תומס ר. ג’ינג’רס – ראש פרויקט Encode

מחקרים בסדרי גודל חדשים ב-DNA גורמים לחוקרים לחשוב מחדש על טבע הגנים. החוקרים אינם רואים יותר בגן אופייני כמולקולת DNA שמקודדת חלבון יחיד בלבד. מסתבר שהכללים המסורתיים של הגנים הם הרבה יותר מסובכים.

מתברר, למשל, שכמה חלבונים שונים יכולים להיווצר מרצף DNA בודד. מרבית המולקולות שמופקות מה-DNA עלולות כלל לא להיות חלבונים, אלא כימיקל אחר שידוע בשם RNA. הסליל הכפול המוכר שאותו אנו מכנים בשם DNA כבר לא שולט בתורשה. מולקולות אחרות שנצמדות ל-DNA יכולות ליצור הבדלים משמעותיים בין האורגניזם בעל אותם הגנים. וניתן לרשת מולקולות אלה יחד עם ה-DNA.

בקיצור ניתן לומר שהגן הוא במשבר זהות. והמשבר מופיע ביום הולדתו המאה של הגן. המילה הומצאה על ידי הגנטיקאי הדני וילהלם יוהנסן Wilhelm Johanssen  וזאת בדיוק לפני מאה שנה ב-1909, במטרה לתאר את מה שההורים מעבירים לצאצאיהם כאשר אלה מפתחים את אותם התכונות. יוהנסן, כמו ביולוגים אחרים בני דורו, לא תהה אודות גורם בלתי נראה זה אותו כינה בשם גן. אולם הוא חשב שכדאי למצוא דרך לתארו.

בששת העשורים שבאו אחרי שיוהנסן תבע את המלה גן, מדענים המירו את המלה גן ממושג מופשט לכדי ממשות ריאלית. הם ביצעו ניסויי מעבדה בעובש לחם ובבקטריות, בזבובים הנפוצים (הקרויים דרוזופילה), בהם מדענים כה אוהבים לבצע ניסויים, ואפילו בתירס. מדענים גילו כיצד לשנות בהנדסה גנטית צמחים ופירות ותכונות אחרות תוך שהם מתקנים מולקולות בתוך התאים. הם מצאו שה-DNA היה זוג גדילים מלופף זה סביב זה. ובשנות הששים של המאה העשרים, המדענים כבר הצליחו להגדיר גנים.

לפי הגדרה זו, גן הוא רצף של DNA שמכיל הוראות כיצד ליצר מולקולת חלבון. כדי ליצר חלבון מגן, על התא לקרוא אותו ולבנות העתק של גדיל בודד שידוע כשעתוק של RNA. RNA זה אז נערם על ידי צביר של מולקולות שקרויות ריבוזום, והן משתמשות בו כתבנית כדי לבנות את החלבון.

הגן הוא בנוסף גם יחידת היסוד של התורשה. כל פעם כאשר התא מתחלק הוא משכפל גנים. עובר הוא חלוקה של תאים כך שההורים מעבירים הלאה חלק מהגנים שלהם לצאצאיהם; תורשת תכונות וגם נטייה למחלות – מהאם ומהאב.

הגדרות אלה של הגן עבדו היטב – כה טוב, למעשה, כך שב-1968 הביולוג המולקולארי גונטר סטנט  Gunther Stent הכריז שדורות הבאים של מדענים יצטרכו להסתפק רק במספר פרטים וזאת כדי “ליישר” מודל זה.

ומהם הפרטים שיישרו מודל פשוט זה?

סטנט ובני זמנו ידעו היטב שכמה מהפרטים האלה היו למעשה מאוד חשובים ומהותיים. ומה שנראה כיוצא מהכלל בסופו של דבר מתברר ככלל. המדענים מהר מאוד הבינו שיהיו סטיות מהמודל. כמו למשל, היו כמה גנים שקודדו למולקולות RNA ואף פעם לא נהפכו לחלבונים. במקום זאת, היה להם תפקיד אחר לגמרי, כמו למשל לסייע לבנות חלבונים בריבוזום.

והיו עוד מקרים יוצאים מהכלל, מקרים שחרגו מהמודל הכללי של גן שיצור חלבונים. אבל יוצאים מכלל אלה לא נראו בינתיים חשובים מספיק כדי לגרום למדענים לערער על הגדרותיהם.

המדע (פיזיקה, כימיה, מתמטיקה) פועל בדרך הבאה מאז מחקריו של פילוסוף המדע הנודע קרל פופר: אם מוצאים הפרכה אחת, שבים חזרה כדי לחשוב על התיאוריה ולמצוא מודל חדש, אולי התיאוריה לא בסדר. אולי יש לבצע מחדש את הניסויים?

אבל, אומר מרק גרשטיין  Mark Gerstein, ביואינפורמטיקן מאוניברסיטת יל, בביולוגיה לא עובדים כך. אנשים מוכנים לקבל דוגמת נגד אחת או שתיים ולעבור הלאה.  

בסופו של דבר, לביולוגים לא הייתה ברירה אלא לבחון מחדש את המודל של הגן. זאת מכיוון שסיבוכים נוספים החלו להופיע בשנות השמונים והתשעים של המאה העשרים. המדענים גילו שכאשר תא מייצר שעתוק של RNA, הוא חותך חתיכות ענקיות ושומר רק כמה שרידים קטנים. החלקים של ה-DNA שאותם התא כן משעתק נקראים אקסונים exons, ואילו החלקים שמוציאים החוצה הם האינטרונים introns. רצפים עצומים של דנ”א שאינו מקודד מונחים גם בין אזורי קידוד חלבון האלה. 21,000 מהגנים מקודדי החלבונים בגנום האנושי מרכיבים רק 1.2 אחוזים מהגנום הזה.

ומה עם הגנום?

בשנת 2000 קבוצה בינלאומית של מדענים סיימה להרכיב את הטיוטא המעורפלת הראשונה של הגנום הזה. כלומר את החומר הגנטי כולו בתא האנושי. הקבוצה זיהתה את המיקום של גנים מקודדי חלבון רבים, אבל שאר ה-98.8 אחוז של הגנום האנושי בעיקר לא נחקר.

מאז, מדענים התחילו להתקדם לאט ובקושי רב אל נבכי החשכה של הגנום האנושי, כאשר הם מנסים למפותו בפרוטרוט. אחד מהפרויקטים הגדולים ביותר מבין אלה קרוי כתוצאה האנציקלופדיה של יסודות ה-DNA, או בקיצור “לקודד” Encode. מאות של מדענים מבצעים ניסויים תואמים כדי לקבוע את התפקוד של כל חתיכה של DNA בגנום האנושי.  

בקיץ שעבר מדענים פרסמו את תוצאותיהם לגבי אחוז אחד מהגנום – כלומר, שלוש מיליון “אותיות” של DNA. מדוע אותיות? מכיוון שנהוג לייצג את הקוד הגנטי בעזרת אותיות, גואנין (G), אדנין (A), תיאמין (T), ציטוזין (C). קבוצת Encode מצפה לקבל תוצאות התחלתיות לגבי שאר 99 האחוזים עד שנה הבאה.

תוצאות קבוצת Encode חושפות ממצאים מוזרים ומסתורים בנושא הגנים, לפחות במובן המסורתי והסטנדרטי של המלה גן, ומה שהבינו עד עתה במושג גן. ומסתבר שמוזרויות אלה הן לא יוצאות מהכלל אלא הן הכלל.

לדוגמא, גן שהוא כביכול בודד יכול ליצר יותר מחלבון אחד. בתהליך שידוע כשחבור חליפי, תא יכול לבחור צירופים שונים של אקסונים כדי ליצור שעתוקים שונים. מדענים זיהו את המחלקה הראשונה של מקרי שחבור חליפי כמעט לפני 30 שנה. אבל הם לא היו בטוחים כמה הם היו נפוצים. מספר מחקרים עתה מראים שכמעט כל גן עובר שחבור. קבוצת ה- Encode מעריכה שאזור קידוד החלבון הממוצע יוצר 5.7 שעתוקים שונים. תאים שונים נראים כיוצרים שעתוקים שונים מאותו הגן. ואפילו מוזר יותר, תאים לעתים קרובות מערבבים אקסונים לתוך שעתוקים מגנים אחרים. אקסונים אלה יכולים לבוא ממיקומים רחוקים, אפילו מכרומוזומים שונים. מכאן שלא ניתן יותר לחשוב על הגנים כרצפים בודדים של DNA במיקום פיזי אחד.

עד עתה הגן התנהג בהתאם לפרדיגמה הישנה של יצרן חלבונים מסורתי ועתה ישנו מעבר פרדיגמה באופן המחשבה של המדענים על הגן, אומר תומס ר. ג’ינג’רס Thomas R. Gingeras ממעבדת קולד ספרינג הרבור ואחד ממובילי פרויקט Encode.

שינוי פרדיגמה? אולי באמת הגנים מתנהגים בצורה שונה ממה שחשבנו. אולי יש להעמיד במרכז רעיון חדש. מסתבר שהגנום מאורגן בדרך אחרת, כזו שמעמידה במרכז את חשיבות הגנים בתורשה. ה-DNA שלנו משובץ במיליוני חלבונים ומולקולות אחרות, שקובעות איזה מהגנים יכולים ליצור שעתוקים ואילו מביניהם אינם יכולים. תאים חדשים יורשים את המולקולות יחד עם ה-DNA. ה-DNA לא רק מצופה בקבוצות מתיל, אלא הוא גם ארוז סביב בחלבונים דמויי סליל שקרויים היסטונים, שיכולים לפתל רצף של DNA כך שהתא לא יכול ליצר ממנו שעתוקים. כל המולקולות שנצמדות ל-DNA, וידועות קולקטיבית בשם גורמים אפיגנטיים, הן הכרחיות לתאים כדי שיקבלו את צורתם הסופית בגוף. כאשר העובר גדל, הגורמים האפיגנטיים בתאים השונים משתנים, וכתוצאה הם מתפתחים לרקמות שונות. ברגע שהתבנית הסופית של הגורם האפיגנטי מתוכננת, היא נצמדת בעקשנות לתאים. כאשר התאים מתחלקים, צאצאיהם נושאים את אותה קבוצה של גורמים. הגורמים האפיגנטיים מסייעים לתאים “לזכור” אילו גנים לשמור ואילו גנים לא להפעיל.

האפיגנום הוא הנושא היותר מסתורי לעומת הגנום. בספטמבר המכון הלאומי לבריאות בארה”ב התחיל בתוכנית של 190 מיליון דולר למיפוי הגורמים האפיגנטיים של ה-DNA ברקמות השונות. מחקר זה יכול לספק רמזים למקור הסרטן ומחלות אחרות.

היה ידוע מזה זמן רב שכאשר ה-DNA עובר מוטציה, התא עלול לפתח סרטן. מחקרים עתה מצביעים על כך שכאשר מפריעים לגורמים האפיגנטיים ניתן לגרום לתאים להיות יותר פגיעים לסרטן, בגלל שגנים הכרחיים “מכובים” (מנוטרלים) בעוד שגנים אחרים שהיו צריכים להיות מכובים, הם “מופעלים” (לא מנוטרלים). מה שגורם לשני השינויים האלה להיות במיוחד מסוכנים הוא שהם מועברים הלאה מהתא לכל הצאצאים. כאשר עובר מתחיל להתפתח, הגורמים האפיגנטיים שהצטברו ב-DNA של שני ההורים מוצאים. התאים מוסיפים קבוצה חדשה של גורמים אפיגנטיים באותה תבנית לזו שהייתה להורים כאשר הם היו עוברים.

הגורמים האפיגנטיים הם מסקרנים לא רק בגלל השפעתם, אלא גם בגלל האופן שבו הם נוצרים מלכתחילה. כדי להוסיף קבוצות מתיל ל-,DNA למשל, יש להנחות צביר של חלבונים לנקודה הנכונה. יוצא שיש להובילם לשם על ידי מולקולת RNA שיכולה למצוא זאת. מולקולות RNA מנחות אלה, כמו מולקולות ה–RNA בריבוזום, לא מתאימות למושג הקלאסי של הגן. במקום להוביל ליצירת חלבון, מולקולות RNA אלה מיד מתחילות לבצע את המשימות שלהן בתא.

בעשור האחרון מדענים חשפו מספיק סוגים חדשים של מולקולות RNA שאף פעם לא נהפכות לחלבונים. המדענים מכנים מולקולות אלה בשם: RNA לא מקודד. ב-2006 קרייג מלו Craig Mello  מאוניברסיטת מסצ’וסטס ואנדרו פייר Andrew Fire  מאוניברסיטת סטנפורד זכו בפרס נובל על גילוים לפיו הם ביססו שמולקולות RNA קטנות משתיקות גנים על ידי זה שהן מפריעות לשעתוק. גילוי זה הותיר את המדענים עם השאלה בדיוק כמה RNA לא מקודד התאים שלנו מייצרים?

התוצאות המוקדמות של קבוצת Encode רומזות על התשובה הבאה: הרבה מאוד. למרות שרק 1.2 אחוז מהגנום האנושי מקודד לחלבונים, מדעני הקבוצה מעריכים שאחוז ניכר ששיעורו עומד על 93 מהגנום יוצר שעתוקים של RNA. ג’ון מטיק ,John Mattick  אחד מחברי הקבוצה מאוניברסיטת קווינסלנד, בטוח שמספר רב משעתוקים אלה מבצעים דברים חשובים רבים שהמדענים עדיין לא מבינים אותם.  

גרסאות מסוימות של גנים מקודדי RNA אלה עלולים להגביר את הסיכון למחלות מסוימות. כחלק מפרויקט Encode, המדענים זיהו את המיקום של וריאציות ב-DNA, שהן קשורות למחלות נפוצות כמו סרטן. שליש מהוריאציות האלה היו רחוקות מכל גן מקודד חלבון. הבנה של האופן שבו RNA לא מקודד פועל עשויה לעזור למדענים להבין כיצד להשתמש בתרופות כדי לבטל סיכונים גנטיים למחלות.

חבר נוסף בקבוצת ,Encode דיויד האוסלר David Haussler, מאוניברסיטת קליפורניה, סנטה קרוז, מכניס שיקולים מתורת האבולוציה. אם קטע של ה-DNA מקודד מולקולה הכרחית, המוטציות נוטות ליצור הרס קטסטרופאלי. אבל אז הברירה הטבעית תבער את מרבית המוטציות. אם חלק מה-DNA לא עושה הרבה, בכל אופן, הוא יכול לגרום למוטציה מבלי ליצור הרבה נזק. על פני מיליוני שנים, חתיכת DNA הכרחית תצבור כמה מוטציות ביחס לאלה שהן פחות חשובות. רק בערך 4 אחוז מה-DNA הלא מקודד בגנום האנושי מראה סימנים לכך שהוא חווה ברירה טבעית חזקה. כמה מהמקטעים האלה יכולים לקודד מולקולות RNA שיש להן משימה חשובה בתא. חלקם יכולים להכיל רצפים של DNA שמפקחים על גנים סמוכים. ומרבית השאר כנראה הם חסרי תפקיד.

קשה בכל אופן לשים בדיוק את האצבע על מה בדיוק הוא חסר תפקיד ומהו DNA יעיל. מוטציות יכולות למנוע מהתא מליצור חלבון מגן. מדענים מתייחסים לחתיכת DNA כזו פגומה כאל פסאודוגן. ההערכה היא שישנם בערך בין עשרת אלפים לעשרים אלף פסאודוגנים בגנום האנושי. מרביתם הם אפקטיבית לא פעילים, אבל חלקם עדיין יכולים ליצור מולקולות RNA שלהן תפקיד חשוב.

הרבה ממה שנראה לנו כגנים לא פעילים בגנום הוא למעשה וירוסים פולשים. וירוסים ששוב ושוב הדביקו את אבותינו הקדומים, הוסיפו את ה-DNA לחומר הגנטי שהועבר מדור לדור. ברגע שוירוסים אלה פלשו לגנומים שלנו, הם לפעמים משכפלים את עצמם, והעותקים מודבקים בנקודות אחרות בגנום. עלפני דורות רבים, הם עברו מוטציות ואבדו את יכולתם לנוע. כך יוצא שבגנום שלנו פזורים מעין “שלדים” של הוירוסים האלה שקבעו את “ביתם” בגנום שלנו עלפני מיליוני שנים. בעוד DNA ויראליים אלה מסתובבים סביב, הם יכולים לגרום לנזק רב. הם יכולים לשבש את הגנום, כאשר הם גורמים לעצירת יצור החלבונים הכרחיים. מאות הפרעות גנטיות נקשרו עם הפרעות ויראליות אלה. אחת מהמשימות החשובות ביותר של ה-RNA  הלא מקודד בגנום היא מניעת ההתפשטות המהירה של הוירוס DNA הזה.

חרף זאת, כמה מפולשים אלה התפתחו לצורות שימושיות. כמה רצפים של וירוס DNA התפתחו כדי ליצור גנים של RNA שבהם משתמשים התאים שלנו. רצפים אחרים התפתחו לאזורים אליהם החלבונים שלנו יכולים להתחבר ולהדליק גנים סמוכים.  

מאה שנה אחרי שמושג הגן נולד והמדענים אפופים בג’ונגל של מושגים חדשים כאשר הם ממפים את הגנום האנושי. ותוך כדי כך הם מנסים להתרחק מקטע ה-,DNA  לשוב חזרה למושג הגן המקורי והמופשט מלפני מאה שנה ולחפש אחרי הגדרה חדשה יותר למושג. מאה שנה אחרי שהגן נולד, הוא שב הביתה. וזו רק ההתחלה.  

ארכיאולוגים מהארץ מדווחים שמצאו את הכתב העברי הקדום ביותר

סוכנות הידיעות רויטרס מדווחת מירושלים שארכיאולוגים מהארץ דווחו שהם חשפו את הטקסט העברי הקדום ביותר שאי פעם נתגלה, בעוד הם חפרו באתר החפירות ליד אתר הקרבות העתיק בעיר המצודה שצופה על פני עמק האלה שם לפי התנ”ך דויד לחם בגולית.

הארכיאולוגים מהאוניברסיטה העברית ברשות יוסף גרפינקל אמרו שהם גילו חמישה קווים של טקסט הכתובים בדיו שחור על שבר כלי חרס שנחשף באתר של 20 דונם שנקרא מצודת אלה, או כפי שמכונה גם חירבת קייאפה.

מומחים עדיין לא פענחו את הטקסט לגמרי, אבל תיארוך פחמן של חפצים שנמצאו באתר מצביע שהרישום בעברית נכתב בערך לפני 3000 שנים, וזה קודם למגילות ים המלח ב-1000 שנה, כך לפי הארכיאולוגים.

Ronen Zvulun/ReutersArcheologist Yossi Garfinkel held a shard of pottery containing writing at Hebrew University in Jerusalem.

הארכיאולוג יוסף גרפינקל מראה חלק של כלי חרס באוניברסיטה העברית, 30 באוקטובר, 2008 (רונן זבולון – רויטרס)

 

ניתן היה לזהות מספר מילים כולל “שופט”, “משרת” ו”מלך” בטקסט, ומומחים אמרו שהם מקווים שהטקסט ישפוך אור לגבי כיצד כתב היד האלפביתי התפתח.

בגילוי הזה, שהוא סמלי עבורנו, הארכיאולוגים דווחו על פריטים נוספים שנתגלו בחפירה במצודה; פריטים שמצביעים על כך שכנראה היה בירושלים באותה תקופה מלך מאוד חזק וממשל מרכזי בירושלים במהלך התקופה שהחוקרים מאמינים שבה דויד שלט בעיר הקודש ובישראל הקדומה.

הארכיאולוג המוביל באתר המצודה, יוסף גרפינקל אמר, “הכרונולוגיה והגיאוגרפיה של חירבת קייאפה [מצודת אלה] יוצרת נקודת מפגש ייחודית בין המיתולוגיה, ההיסטוריה, ההיסטוריוגרפיה והארכיאולוגיה של המלך דויד”.