מחקרים

"האבולוציה הוכיחה כי התנהגות ספציפית גורמת למוח להתפתח בדרך מסוימת. בהמשך, הרשת העצבית במוח עשויה להכתיב התנהגות," מסביר פרופ' יוסי יובל מבית הספר לזואולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס.וייז. פרופ' יובל הוא ראש המעבדה לנוירו-אקולוגיה באוניברסיטת תל אביב. תחום הנוירו-אקולוגיה הוא תחום חדש המנסה לגשר בין מדעי המוח והאקולוגיה, המדברים לרוב בשפות שונות. הוא מתמחה בעטלפים ובחוש הסונאר שלהם, במעבדה יחידה במינה שהקים – מעבדת העטלפים.

הרצאתו של פרופ' יוסי יובל על תחום הנוירו-אקולוגיה במסגרת אירועי "אתנחתא" לקהל הרחב

לפני כמה שנים, הוא פנה למנחה שלו בתואר השני, פרופ' יניב אסף, ראש המחלקה לנוירוביולוגיה בפקולטה למדעי החיים, עם בקשה מפתיעה. יובל רצה לשתף פעולה עם פרופ' אסף, כדי שיוכל לחלוק את מומחיותו בתחום ה-MRI, כדי לסרוק מוחות של עטלפי-בר. השאלה שיוסי רצה להשיב עליה היא האם הסריקות יראו כיצד השימוש של העטלפים בחוש השמיעה שלהם לצרכי ניווט, הבא על חשבון חוש הראייה, משפיע על התפתחות הרשת המוחית שלהם?

"אני מתמקד בסריקת מוחות אנושיים, אז הייתי משועשע כשיוסי הציע לסרוק מוח של עטלף. ניסינו משהו שמעולם לא בוצע בעבר: סריקותMRI  של יונקים פראיים שחיו בטבע," אומר פרופ' אסף. "עכשיו, חמש שנים מאוחר יותר, סרקנו מעל 100 מינים – כולם מתו בנסיבות טבעיות – כולל מינים רבים של עטלפים, וגילינו שלרשתות המוחיות של העטלפים יש רשת מפותחת מאוד של חוש השמיעה יחסית לרשתות העצביות של הראייה."

פרופ' יניב אסף מספר על פרויקט מיפוי המוח האנושי

מעטלפים אל כלל היונקים

מה שהתחיל כפרויקט מדעי צדדי, הפך לפריצת דרך של ממש. הסריקות, המיועדות להראות את המבנה והתפקוד של הרשתות והנוירונים במוח, חושפות עקרונות בסיס חשובים על מוחותיהם של כלל היונקים.

"כמו האינטרנט ורשתות מחשוב אחרות, או מערכות תחבורה וכבישים למשל, גם המוח הוא רשת. שני הצדדים של המוח, הימני והמשאלי, המכונים המיספרות, מחוברים בסיבים. הסריקות שלנו מראות שיונקים עם יותר חיבורים סיביים בין ההמיספרות, יקיימו פחות קשרים בהמיספרות עצמן, ולהיפך," מסביר פרופ' אסף. "המידע הזה עשוי להשפיע על הצורה שבה נבנות הרשתות."

הסיפור האמיתי של האדם שעליו נכתב הסרט "איש הגשם", מדגים את התופעה הזו: ההמיספרות של המוח שלו לא היו מחוברות. החיבורים המקומיים בכל המיספרה היו כל כך חזקים, שהוא היה מסוגל לחשב חישובים מתמטיים מסובכים תוך שניות. אבל המחסור בחיבורים בין שתי ההמיספרות, השפיע לרעה על ההתנהגות ועל התפקוד שלו. אנו זקוקים לשילוב של שני המאפיינים הללו בשביל מערכת מוחית חזקה ומתפקדת.

גישה לחוקרים מכל העולם

"חוקרי אבולוציה רבים מעוניינים בסריקות שלנו, אך הנלהבים מכולם הם דווקא מתמטיקאים וחוקרים מתחום מדעי המחשב, שעוסקים ביצירת רשתות מחשוב חכמות ויעילות ובבינה מלאכותית." אומר פרופ' אסף.  

"כשאנשים שומעים על הפרויקט הזה בכנסים או מפה לאוזן, הם מיד רוצים לראות את הממצאים שלנו." מוסיף פרופ' יובל, "אבל אנחנו עוד לא מוכנים. אנחנו רוצים לסרוק מוחות של 10% מכלל היונקים, כלומר כ-500 מינים, כולל כאלה שיגיעו מחו"ל, וזה פרויקט יקר מאוד. אנו זקוקים לסטודנטים שיסייעו לנו לבנות את האוסף הזה מהר יותר. אנו מכוונים לבניית האוסף היחיד מסוגו בעולם – אוסף דיגיטלי של סריקות במוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט, שתהיה אליו גישה לחוקרים מכל רחבי העולם."

החיישן הננומטרי החכם, שפיתחה קבוצת מחקר רב תחומית, בהובלת פרופ' רונית סצ'י-פאינרו, ראש המחלקה לפיזיולוגיה ולפרמקולוגיה בפקולטה לרפואה ע"ש סאקלר, פועל כמתג המדליק אור פלואורסצנטי בנוכחות תאים סרטניים. החיישן מסמן את הגידול ואת שוליו ברמת דיוק גבוהה במיוחד, ובכך מאפשר למנתחים להסיר את הגידול במלואו - תוך פגיעה מינימלית ברקמות הבריאות סביבו, ומבלי להותיר בגוף תאים ממאירים, שעלולים להתפתח מחדש ו/או לשלוח גרורות קטלניות לאיברים אחרים.

"במחקר החדש התבססנו על מחקרים קודמים, בהם גילינו מאפיין ייחודי של מגוון גידולים סרטניים: ביטוי מוגבר של אנזימים (חלבונים המזרזים תהליכים כימיים בתאים), המכונים קטפסינים. תפקידם של אנזימים אלה, המצויים בכמות פחותה בהרבה גם בתאים בריאים, הוא לזהות ולחתוך רצף מסוים של חומצות אמינו (אבני הבניין של החלבונים). אנחנו ניצלנו את התכונה הזאת כדי לבנות חיישן חכם, שיזהה ויתייג תאים סרטניים." מסבירה פרופ' סצ'י-פאינרו.

איך זה עובד?

1. החוקרים יצרו ננו-חלקיקים המורכבים מאותו רצף חומצות אמינו שהקטפסינים נועדו לחתוך.

2. הננו-חלקיקים הפולימריים חוברו לתגים פלואורסצנטיים העשויים ממולקולות של חומר הצבע ציאנין (Cy) - צבע סינתטי בגוון כחול-ירוק. חיבור זה יוצר למעשה את החיישן, שמוזרק לגוף החולים לפני הניתוח.

3. כשמולקולות רבות של הצבע ציאנין מוחזקות יחד על ידי הפולימר שיצרו החוקרים, גלי האור שהן פולטות מבטלים זה את זה, והן נותרות חשוכות.

4. אולם, ברגע שהננו-חלקיק הפולימרי מגיע לתא סרטני, הוא נחתך על ידי הקטפסינים, מה שגורם לשחרור ולהרחקת מולקולות הציאנין זו מזו, שחוזרות להאיר באור זוהר.

5. לעומת זאת, ברקמה הבריאה שמסביב, הפולימר אינו נחתך, והאזור נותר חשוך, מה שגורם לכך שהגבול בין האזור המואר (הגידול) לחשוך (תאים בריאים) ברור מאוד לעין.

במונחים מקצועיים, המשמעות היא שלחיישן החכם יש רגישות גבוהה – הוא מגלה את כל התאים הסרטניים, וגם סלקטיביות גבוהה – הוא אינו מתייג תאים בריאים. בדרך זו הוא מדווח למנתח על מיקומם של התאים הסרטניים בזמן אמת, כלומר במהלך הניתוח עצמו - מתחת לסף הגילוי של אמצעי הדימות הקיימים כיום.

את המחקר, שצפוי לאפשר עלייה ניכרת באחוזי ההישרדות ובסיכויי ההחלמה של המנותחים, הובילו רחל בלאו, יאנה אפשטיין ויבגני פיסרבסקי, סטודנטים לדוקטורט ממעבדתה של פרופ' סצ'י-פאינרו, והוא התפרסם במאי 2018 בכתב העת המדעי Theranostics.

המחקר בוצע בשיתוף פעולה עם פרופ' צבי רם, ראש המחלקה לנוירוכירורגיה בבית החולים איכילוב, וסגניתו ד"ר רחל גרוסמן. בשלב הראשון הוכח כי האנזים המפעיל את החיישנים אכן קיים ומבוטא ביתר שאת ברקמות שנכרתו מחולים בחדר הניתוח והועברו למעבדה. בהמשך נעזרו החוקרים במודלים של עכברים לסרטן השד ולסרטן העור מסוג מלנומה, שנוטים לשלוח גרורות למוח ולריאות. העכברים חולקו לשתי קבוצות עיקריות: חלקם נותחו להסרת הגידול תחת אור לבן רגיל, ללא עזרים נוספים, ואילו לקבוצה השנייה הוזרק החיישן החדש לפני הניתוח.

רגיש, סלקטיבי ונדלק מהר יותר

התוצאות היו מבטיחות ביותר: בעכברים שנותחו ללא החיישן אובחנו תוך זמן קצר גרורות או חזרה של הגידולים עצמם, ותוחלת החיים שלהם הייתה קצרה - רק 40% מהעכברים בקבוצה זו שרדו 120 יום לאחר הניתוח. לעומת זאת, כשהניתוח בוצע בעזרת החיישן החדש, שרידות העכברים הייתה כפולה: 80% מהם נותרו בריאים כעבור 120 יום. בסופו של דבר, 60% מהעכברים שנותחו בניתוח 'הרגיל' מתו מהמחלה, בהשוואה ל-20% בלבד מאלה שנותחו באמצעות החיישן החכם.

בנוסף, ביצועי החיישן החדש הושוו לשני חיישנים אחרים שנמצאים כיום בניסויים קליניים בחדרי ניתוח. נמצא כי רמות הרגישות והסלקטיביות שלו גבוהות יותר, והוא אף נדלק הרבה יותר מהר. ברמה הטיפולית, המשמעות היא כי אין צורך לאשפז את המטופל יום קודם, ואפשר להזריק לו את החיישן רק כ-4 שעות לפני הניתוח.

"רשמנו מספר פטנטים על הפיתוח," מסכמת פרופ' סצ'י-פאינרו, "וכעת אנחנו מנהלים משא ומתן עם מספר חברות תרופות, במטרה להתקדם לשלב הניסויים הקליניים, ובהמשך לייצור בכמויות מסחריות. אנחנו מאמינים שהחיישן החכם שלנו יכול להביא לשיפור של ממש בתוצאות של ניתוחים להסרת גידולים סרטניים, ולהעלות משמעותית את סיכויי החולים לשרוד את המחלה".

במחקר זה השתתפו גם פרופ' דורון שבת מבית הספר לכימיה באוניברסיטת תל אביב ופרופ' גליה בלום מהפקולטה לרפואה באוניברסיטה העברית. המחקר מומן על ידי האיחוד האירופי (ERC), הקרן הלאומית למדע, משרד המדע והאגודה למלחמה בסרטן.

"כשאנחנו טועמים שוקולד, שומעים מוסיקה או רואים פרח, מתרחש במוחנו תהליך פיזיולוגי של עיבוד מידע," אומרת ד"ר הגר גלברד-שגיב מבית הספר לרפואה ע"ש סאקלר ומבית הספר סגול לחקר המוח באוניברסיטת תל אביב, "אך מעבר לכך נוצרת בנו חוויה איכותנית וסובייקטיבית – כמו למשל החוויה של טעם השוקולד או של שמיעת צלילי שיר אהוב. כיצד נוצרת החוויה הזאת – שבעיני רבים היא טעם החיים? איך והיכן נוצר הקשר בין העולם החיצוני הנקלט בחושים, לבין העולם הפנימי של החוויה והתודעה? בני האדם מחפשים תשובות לשאלות מרתקות אלה כבר אלפי שנים, וכל דור מתמודד איתן בכלים העומדים לרשותו. אנחנו חיפשנו נקודת מבט חדשה באמצעות טכנולוגיות מתקדמות של חקר המוח."

חדירה לעומק המוח

כדי לבדוק מה בדיוק מתרחש במוח כשאנו חווים משהו חדש, נעזרו החוקרים בסיטואציה רפואית ייחודית – בחולי אפילפסיה שבמוחם הושתלו אלקטרודות מיוחדות. בקרב חולים אלו, תפקידן של האלקטרודות הינו לזהות את המוקד המדויק של ההתקפים האפילפטיים. אלקטרודות אלו, דקות כחוט השערה, מסוגלות להקליט את הפעילות של תאי עצב בודדים בקרבתם. החולים מאושפזים ומנוטרים עד שנאסף מספיק מידע על ההתקפים שלהם, ובהמשך הרופאים מנטרלים בניתוח את האזור הגורם להתקפים. סיטואציה ייחודית זו יצרה הזדמנות פז שאיפשרה לחוקרים מתחום מדעי המוח גישה ישירה אל המוח האנושי.

לחוקרים יש גישה אל רמת תאי העצב בחיות מעבדה, אך הן אינן מסוגלות לדווח על החוויות הסובייקטיביות שלהן, לכן יש צורך גם במחקרים בהשתתפות בני אדם. "עד כה, השתמשנו באמצעים חיצוניים ועקיפים כדי למדוד פעילות מוחית – למשל מכשירים כמו fMRIו- EEG." מסבירה ד"ר גלברד-שגיב. "אך כאן, כאשר האלקטרודות הושתלו במוח אנושי למטרות רפואיות, נוצרה גם הזדמנות מחקרית נדירה: למדוד ולהקליט את הפעילות החשמלית המוחית, באופן ישיר וברזולוציה חסרת תקדים של תא העצב הבודד. במקביל ניתן לקבל מהאדם דיווח על חוויותיו הסובייקטיביות."

במחקר לקחו חלק: ד״ר ליעד מודריק מבית הספר למדעי הפסיכולוגיה ומבית הספר סגול באוניברסיטת תל אביב, פרופ׳ כריסטוף קוך מהמכון לחקר המוח ע״ש אלן, ופרופ׳ יצחק פריד מהמחלקה לנוירוכירורגיה באוניברסיטת UCLA, ומבית הספר לרפואה באוניברסיטת תל אביב. המחקר התבצע במרכז הרפואי האוניברסיטאי ב-UCLA, במרכז הרפואי ע״ש סוראסקי בתל אביב, באוניברסיטת תל אביב, ובמכון הטכנולוגי של קליפורניה (Caltech). המאמר התפרסם בחודש מאי 2018 בכתב העת היוקרתי Nature Communications.

ניסוי הזהב של מחקר התודעה

במסגרת המחקר הוצגו לכל נבדק שתי תמונות בו-זמנית – תמונה שונה לכל עין: לדוגמא, תמונה של נחש לעין ימין ובמקביל תמונה של פרצוף לעין שמאל. כשמציגים לכל עין תמונה שונה, המוח אינו מצליח לשלב בין שתיהן, ונוצרת 'יריבות דו-עינית' - מצב שבו הנבדק רואה בכל פעם רק תמונה אחת, והן מתחלפות לסירוגין מבלי שתהיה לנבדק שליטה על התהליך. הייחודיות של המצב הזה הוא יצירת הפרדה בין הגירוי החיצוני והחוויה החושית: המציאות החיצונית אינה משתנה, כי לכל עין מוצגת תמונה קבועה, ולכן ברגעי החילוף ניתן לבודד את השינויים בפעילות המוחית הקשורים לשינויים בחוויה עצמה.

"בדרך זו הצלחנו לבודד את הרגע המכריע שבו פורצת חוויה חדשה למודעות," אומרת ד"ר ליעד מודריק. "אפשר לומר שזהו ניסוי הזהב של מחקר התודעה, וכאן הצלחנו לבצע אותו בבני אדם ברמת תא העצב הבודד ",אומר פרופ' יצחק פריד. 

החוקרים מצאו שינוי בפעילות בתאי עצב באונה הקדמית האמצעית, שמתחיל 2 שניות לפני שהנבדק מדווח על התחלפות התמונה שהוא רואה. בהמשך, שנייה אחת לפני הדיווח, נרשמת פעילות חשמלית גם באונה הרקתית האמצעית, באזורים הקשורים לפעילות ויזואלית. מדובר בפרקי זמן ארוכים מאוד במונחים של הפעילות המוחית, שנמדדת באלפיות השנייה. על מנת לוודא שהפעילות הזו קשורה באמת להופעת החילופים הספונטניים, החוקרים הקרינו לנבדקים בצורה נורמלית על גבי המסך, 'סרט חוזר' של חילופי התמונות הספונטניים שעליהם דיווחו בזמן היריבות הדו-עינית. במקרה זה, כאשר החילופים בחוויה נבעו ממקור חיצוני ולא ממקור פנימי, נרשמו זמני תגובה קצרים בהרבה.

.

על סמך ממצאיהם מעריכים החוקרים כי תאי העצב שנמדדו הינם אכן חלק מהרשת העצבית היוצרת שינויים בחוויית הראיה המודעת. "המחקר החדש מקרב אותנו צעד נוסף לעבר הבנת התודעה והחוויה המודעת, ברמה הברורה והממשית ביותר – רמת הפעילות החשמלית בתא העצב הבודד," מסכמת ד"ר גלברד-שגיב  .

לתגלית אחראיות רבקה אליצור-ליימן, דוקטורנטית מבית הספר למדעי היהדות ולארכיאולוגיה באוניברסיטת תל אביב, וד"ר מרגרטה פולמר מאוניברסיטת ליידן שבהולנד. "נושא הדוקטורט שלי הוא קמעות יהודיים מהתקופה הביזנטית", מסבירה אליצור-ליימן. "רוב הקמעות הללו נועדו להגן על בעליהם מפני פגעים שונים – להגן מפני עין הרע, לגרש שדים ואפילו להבטיח ניצחון משפטי בערכאה. בכל העולם היווני, הרומי והביזנטי, וגם פה בארץ ישראל, קמעות המגן היו בעצם לוחית דקה מזהב, מכסף או מנחושת, שעליה חרטו את הלחש. לאחר החריטה גלגלו את הלוחית, הניחו אותה בנרתיק קטן וענדו אותה על הגוף".

אבל היה גם סוג אחר של לוחיות כאלה – לוחיות שהכילו קללות. היוונים והרומים היו מכינים את הקללות מעופרת, שנחשבה בעיניהם לחומר אפקטיבי לקללה. "הקללות שימשו למגוון מטרות", אומרת אליצור-ליימן, "כמו קללות שהוטלו על אויבים או קללות התאהבות. כן, גם לחשי אהבה נחשבו לקללות, כי הם היו אלימים באופיים. למשל, נהגו לקלל אישה שלא תוכל לאכול או לשתות דבר עד שתתאהב בזה שכתב את הקללה".

מבין לוחיות הקללה, סוג נפוץ היה קללות למרוצי מרכבות, שהיו ענף ספורט פופולרי מאוד בתקופה הביזנטית. "בדומה לכדורגל בימינו, המונים העריצו קבוצות שונות של רכבים וסוסים. הם הימרו על ביצועיהם ואפילו נעזרו במאגיה 'שחורה' כדי להשפיע על תוצאות המשחק. בין היתר, האוהדים היו כותבים לוחיות קללה נגד הרכבים והסוסים של הקבוצה המתחרה, ומטמינים אותן מתחת לרצפת ההיפודרום – כך שהקללה תפעל כשהסוס יעבור מעליה".

בתמונה: לוחית הקללה לאחת פתיחתה. באדום מסומנות המלים "סוסתה" (סוס או סוסה) וכן  "בנט","בניטה") סיעת הכחולים). צילום: פאולה ארטל-איזברנד באדיבות אלכסנדר הולמן

לחשים וקללות בארמית

עד היום, נמצאו קללות כאלו רק ביוונית או בלטינית, ולא הייתה כל הוכחה לכך שאוהדים יהודים קיללו סוסים. אמנם בספר הכשפים היהודי העתיק, "ספר הרזים", מופיע מתכון מאגי להמרצת סוסים, אבל לא הייתה כל הוכחה שקללה זו אכן בוצעה. כעת, אליצור-ליימן פענחה לראשונה לוחית קללה יהודית מהמאה החמישית או השישית לספירה שנמצאה בהיפודרום של אנטיוכיה.

"החפירות הארכיאולוגיות בהיפודרום באנטיוכיה בוצעו כבר בשנות ה-30 של המאה ה-20, ואכן מצאו שם מיני קללות למרוצי סוסים ביוונית. אולם לוחית אחת שהתגלתה נותרה סגורה, בגלל שהיה תקוע בה מסמר. ככלל, מסמרים שננעצו בלוחיות אמורים היו להעצים את כוחו המאגי של החפץ, ואת השפעת הלחש. וכך הלוחית הוצגה במוזיאון האוניברסיטה של פרינסטון כדוגמא ללוחית קללה ממוסמרת. לפני כמה שנים החליטו אוצרי המוזיאון לשלוף את המסמר ולקרוא את הלוחית. להפתעתם, שפת הלחש הייתה ארמית".

משם התגלגל החפץ לידי רבקה אליצור-ליימן מאוניברסיטת תל אביב וד"ר מרגרטה פולמר מאוניברסיטת ליידן, שהצליחו לפענח את תוכנו."זאת לוחית קללה יהודית, שנכתבה באותיות עבריות הדומות לאלו שאנו משתמשים בהן היום, ונועדה לפגוע בקבוצת הכחולים במרוץ (בארמית: "בנט"/"בניטה"). מחבר הקמע לא הסתפק בתרגום נוסחי קללה יווניים, אלא השתמש בסיפור המקראי על אתונו של בלעם: הקללה קוראת למלאך שניצב מול אתונו של בלעם שיחסום גם את הסוסים של הקבוצה היריבה. חז"ל אמנם אסרו על קיום מרוצי סוסים, ובוודאי לא היו אוהבים את הרעיון של שימוש בכשפים מעין אלה, אבל בכך הוכחנו שגם אוהדים יהודים קיללו את מתחריהם".

אליצור-ליימן תציג את תוצאות מחקרה ב-17.5.18, במסגרת מרתון הרצאות קצרות בסגנון TED שיתקיים באוניברסיטת תל אביב ויציג את מיטב המחקרים של הדוקטורנטים המצטיינים בבית הספר למדעי היהדות.

ההסבר כי ממצאיו המפתיעים של טלסקופ הרדיו מהווים עדות ממשית ראשונה לקיומו של חומר אפל ניתן על ידי פרופ' רנן ברקנא, ראש החוג לאסטרונומיה בבית הספר לפיזיקה ואסטרונומיה של אוניברסיטת תל אביב. המאמר התפרסם בכתב העת היוקרתי Nature בפברואר 2018.

"חומר אפל הוא חומר שאיננו יכולים לצפות בו באופן ישיר, כמו שאנו צופים בעולם הפיזי הסובב אותנו, הכולל חלקיקים ואטומים, וגם כוכבים וגלקסיות," מסביר פרופ' ברקנא. "עד היום, העדות היחידה לקיומו של חומר אפל הייתה כוח הכבידה שהוא מפעיל, שמסביר מגוון תופעות ביקום. לדוגמה: כוחות כבידה גורמים לגלקסיה שלנו, שביל החלב, להסתובב כספירלה במהירות עצומה. אך מאסת החומר הנצפה והנמדד בגלקסיה אינה מספיקה כדי להסביר מהירות כה גבוהה. ההנחה היא שהמאסה החסרה היא חומר אפל. למעשה, על פי חישובי האסטרונומים, החומר האפל מהווה יותר מ-80% מכלל החומר ביקום, וחוקרים בכל העולם מנסים לגלות הוכחות ממשיות לקיומו."

אות ראשון מעידן קדום

התגלית המתפרסמת כעת החלה בקליטת אות גלי רדיו בטלסקופ הרדיו EDGES שבאוסטרליה, במסגרת מחקר שערכו חוקרים מאוניברסיטת אריזונה סטייט בארה"ב. "טלסקופים כאלה נועדו לקלוט אותות רדיו מהיקום הקדום," אומר פרופ' ברקנא. "על פי אורך הגל, אנחנו יודעים מאיזו תקופה הוא הגיע בתולדות היקום. האות המסוים הזה הינו הראשון שהגיע אלינו מעידן מסקרן, שאנו יודעים עליו מעט מאוד: העידן שבו החלו להיווצר כוכבים וגלקסיות, לפני 13 וחצי מיליארדי שנה. עם זאת, האות שנקלט התאפיין בנתונים מפתיעים, שעוצמתם גדולה משמעותית מהצפוי, והחוקרים תהו מדוע. הם הפנו את השאלה הזאת אליי."

פרופ' ברקנא העריך כי המדידה המפתיעה של אות הרדיו קשורה לטמפרטורה של אטומי המימן שריחפו בחלל באותו עידן קדום. מדובר בטמפרטורה קרה מאוד, של כ-10 מעלות מעל האפס המוחלט, כלומר מינוס 263 מעלות צלסיוס - מכיוון שהשמשות (הכוכבים) וקרינתן המחממת עדיין לא נוצרו. אותם אטומי מימן בלעו אותות רדיו שמקורם בקרינה הקוסמית, וככל שהיו קרים יותר, כך עלתה רמת הבליעה. טלסקופ גלי הרדיו, שקולט היום את האותות הקדומים, מודד למעשה את אותה בליעה.

תבנית של גלי הרדיו בשמיים שנוצרת מהשילוב של קרינה מהכוכבים הראשונים והשפעת החומר האפל. האזורים הכחולים הם אלה שבהם החומר האפל קירר במיוחד את החומר הרגיל. קרדיט: פרופ' רנן ברקנא.

העברת אנרגיה לחומר קר יותר ממימן

"עוצמת בליעת אות הרדיו שנקלט העידה כי טמפרטורת המימן באותו עידן קדום הייתה נמוכה אף יותר מהמינימום שנחשב לאפשרי עד כה," אומר פרופ' ברקנא. "הדרך היחידה להתקררות נוספת היא העברת אנרגיה – לחומר שהוא קר עוד יותר. והמועמד היחיד לקליטת האנרגיה העודפת מאטומי המימן הוא החומר האפל – שהטמפרטורה שלו ביקום הקדום הייתה קרובה עוד יותר לאפס המוחלט." כך מוכיחה התגלית שהחומר האפל אכן קיים, ויותר מכך, שהוא מורכב מחלקיקים – שהתנגשו עם אטומי המימן וקלטו מהם אנרגיה. בניגוד להשערות קודמות, חלקיקים אלה הם ככל הנראה חלקיקים קלים, שאינם כבדים בהרבה מאטומי המימן. 

"המחקר בנושא קליטת ופיענוח גלי רדיו מהיקום הוא תחום פעיל ומתפתח. נכון להיום נבנים בעולם טלסקופי רדיו משוכללים יותר, במיוחד ה-SKA, שיהיה מערך טלסקופי הרדיו הגדול בעולם. אנחנו מאמינים שבאמצעותם נוכל לקלוט גלי רדיו נוספים המעידים על קיומו של החומר האפל, ואני מנבא שתהיה להם תבנית מובהקת, שניתנת לזיהוי מיידי. אין ספק שצפויות לנו עוד הרבה תצפיות ותגליות מרתקות!" מסכם פרופ' ברקנא.