מדעני מכון ויצמן למדע יגישו: מדע על הבר

האבולוציה נתפסת בעינינו כמשהו גדול, הנמשך מיליוני שנים, אך למעשה יש לה גם ביטויים קטנים יותר, אשר משפיעים על חיי היום יום שלנו, בתחומי הרפואה והטכנולוגיה. חיידקים הרוכשים במהירות עמידות לתרופות אנטיביוטיות הן דוגמה אחת לתהליך אבולוציוני מהיר ומתסכל. גם מערכת החיסון שלנו עוברת אבולוציה מתמדת, ומשפרת את ביצועיה בעקבות כל מפגש עם חיידק או נגיף. דוגמה נוספת היא "אלגוריתמים לומדים", המשתמשים בעקרונות אבולוציוניים כדי להשתפר ולבצע טוב יותר את המשימות המוטלות עליהם.

מערכת שפיתחו באחרונה מדענים ממכון ויצמן למדע מאפשרת לאנשים משותקים לתקשר עם סביבתם באמצעות רחרוח. המערכת החדשנית מבוססת על העובדה שהיכולת לרחרח, כלומר לשאוף ולנשוף בעדינות דרך האף, נשמרת גם אצל אנשים שספגו פגיעות ראש קשות. הדוקטורנטית לי סלע, חברה בצוות הפיתוח של המערכת, תספר כיצד השתמשו החוקרים ביכולת הזאת כדי לאפשר לאנשים הסובלים מ"תסמונת הכליאה" – משותקים הכלואים בתוך גופם – לתקשר לראשונה עם בני משפחותיהם.

הדרך שבה נוצרו החיים בכדור-הארץ הקדום היא אחת התעלומות המרכזיות בעולם המדע. התפיסה המקובלת בתחום זה אומרת שישויות חיות מתאפיינות ביכולתן לשכפל את עצמן, אבל כיצד התפתחה היכולת הזאת? או, במלים אחרות, כיצד הופיעו החיים? על-פי התיאוריה, על כדור-הארץ הקדום התחוללה אבולוציה כימית, שבעקבותיה נוצרו בתחילה מולקולות שהיו מסוגלות לשכפל את עצמן. לפי תפיסה רווחת, המולקולות המשתכפלות הראשונות היו RNA. תיאוריה חלופית של מדעני מכון ויצמן, וביניהם הדוקטורנט עומר מרקוביץ, מעלה את האפשרות שהיווצרות החיים הייתה עשויה לנבוע מאבולוציה של מבנים העשויים מחומרים דמויי שומן.

מדי לילה, יוצאים עטלפי הפירות ממערתם החשוכה, ועפים אל עץ הפרי האהוב עליהם - המרוחק עשרות קילומטרים משם. עטלפי חרקים מסוגלים לאתר חרק קטן בתוך סבך צמחיה, בחושך מוחלט. ד"ר אולנובסקי, המשתמש לשם כך במכשירי ה-GPS הזעירים בעולם, יחשוף מעט מהמסתורין האופפים את סודות הניווט, הזיכרון והחישה של יונקים ליליים אלה, היכולים ללמד אותנו גם כמה דברים על המוח האנושי.

יתכן כי הפתרון למשבר האנרגיה מצוי ממש מעבר לחלון - בצמחים. במסגרת תהליך הפוטוסינתזה מייצרים הצמחים מזון, ממירים את אנרגיית השמש, וקולטים מדי שנה 300 מיליארד טונות פחמן דו-חמצני - פי 10 מהכמות שמייצר האדם. בכך הם יכולים לעזור לבלום את התחממות האקלים מצד אחד, ולאגור אנרגיה מתחדשת בדרך ידידותית לסביבה, מצד שני. ד"ר רון מילוא מפרק את המכונה הפוטוסינתטית לגורמיה, ומרכיב אותם מחדש, במטרה לשפר את התהליך ולשלוט בו, לרווחת האדם.

בחירות ממוחשבות יכולות להיות מהירות ומדויקות מהבדיקה הידנית הנהוגה כיום, אך השאיפה לשקיפות מלאה מול הצורך בשמירה מוחלטת על חשאיות, מציב אתגר גדול לפני מי שמנסה לפתח שיטות כאלה. האם אפשר ליצור מערכות אמינות וחסינות מפני האקרים?

יצורים מיקרוסקופיים הרוחשים באוקיינוסים משפיעים על תהליכי שינוי אקלים גלובליים. ד"ר אסף ורדי חוקר את האבולוציה של היצורים האלה, את תהליכי התקשורת ביניהם ואת השפעתם על האקלים. רעייתו, האמנית ניבי אלרואי, שזכתה בפרס הראשון ביריד "צבע טרי", משתמשת במוטיבים ביולוגיים ואבולוציוניים אותם היא משליכה על סביבות אורבניות - בתים, אוכלוסיות וערים ענקיות.

האסטרואידים והשביטים הם גופים קטנים יחסית, אך השפעתם על מערכת השמש גדולה מאוד – לטוב ולרע. השפעתם ההרסנית מוכרת מסרטי אסונות: פגיעת אסטרואידים בכדור הארץ עשויה לגרום – ואף גרמה בעבר – לקטסטרופות כמו שינויי אקלים, שריפות וצונאמי. מצד שני, מדובר ב"כלי תחבורה" שיכול להוביל חיים אל כדור הארץ: חומרים אורגניים, מים, ואולי אפילו צורות חיים קדומות שהובילו להתפתחות החיים על כדור הארץ.

חור שחור מסיבי הוא גוף שמיימי שמאסתו גדולה פי מיליון עד מיליארד מכוכבים דוגמת השמש שלנו - תוצאה של התאחדות חורים שחורים רבים. זהו המנוע היעיל ביותר ביקום - שכן החומר הנשאב אליו נדחס, מתחמם ופולט קרינה רבה. פרופ' אלכסנדר הצליח לעקוב לראשונה אחר כוכב המקיף חור שחור מסיבי הממוקם בליבת הגלקסיה שלנו - שביל החלב. מיקומו הנוח מאפשר למדענים ללמוד על תופעות ותהליכים המתחוללים בגלקסיות רחוקות במעמקי היקום, ולהבין טוב יותר את התהליכים המעורבים בהיווצרותן של גלקסיות.

מה יהיה ערך מניה בעוד שבוע? האם ירד מחר גשם? איזו קבוצה תעפיל לגמר ליגת האלופות? אם אנחנו מאמינים שהתשובה לכל אחת מהשאלות האלה אינה אקראית, אלא נובעת מדברים אותם ניתן למדוד כיום, נוכל לנסות ללמד מחשב כיצד לחזות תוצאות עתידיות. מחשבים כאלה, שיודעים לצפות את העתיד על סמך נתונים קיימים, יוכלו אולי גם לבדוק את הגנים שלנו, ולקבוע כיצד הם משפיעים על זהותנו, על תכונותינו ועל עתידנו.

הקשר בין חשיפה למצבי לחץ לבין התנהגות חרדתית ושינויים באכילה ברור כמעט מאליו לכל מי שמצא עצמו אוכל כמויות גדולות של שוקולד לפני מבחן חשוב, אך המנגנונים הביולוגיים העומדים בבסיס הקשר הזה אינם ידועים. ד"ר אלון חן חוקר את הגנים המאפשרים לגוף להתמודד עם מצבי לחץ, ואת השיבושים בפעילותם - הגורמים לתופעות כמו דיכאון, אנורקסיה ותסמונת פוסט-טראומתית.

הניסוי המופלא שמתרחש במאיץ החלקיקים בסר"ן שבשוויץ אמור לקרב את האנושות יותר מכל אל רגע הבריאה - הזמן שבו התרחש המפץ הגדול ונוצרו חלקיקי היסוד שמרכיבים את היקום שלנו. באותה נקודת זמן, לפני כ-14 מיליארד שנה, נוצרו התנאים ההכרחיים ליצירת חומר וכוחות, והחל התהליך הארוך שבסופו יושבים אנו, בני האדם, ומפענחים את היסודות שמהם נוצרנו. חלקיק זעיר, הקרוי "הבוזון של היגס", והמכונה "החלקיק האלוהי", הוא אחת ממטרות החיפוש הגדול. גילויו של החלקיק הזה תשלים את התיאוריה על מבנה החומר.

כיצד הופך תא בודד - ביצית מופרית - לעובר מושלם? מה הקשר בין התפתחות העובר לבין תאי גזע ושיבוט? וכיצד מחליט התא העוברי מה הוא רוצה להיות כשיהיה גדול? ביולוגים התפתחותיים ממכון ויצמן למדע מתחקים מקרוב אחר המנגנונים העדינים והמתוזמנים היטב של ההתפתחות העוברית - ובעיקר התפתחות הלב, כלי הדם והפנים, ומקווים להשתמש בידע הזה כדי לרפא ואף למנוע מומי לב מולדים, ומחלות לב וכלי דם.

כאשר הגוף מותקף או ניזוק באופן כלשהו, מופעלת "קריאת מצוקה" המגייסת את המערכת החיסונית. הדרך של תאי הדם הלבנים מכלי הדם אל האזור הפגוע מסומנת באמצעות "תמרורים", אשר מאטים את תנועתם ומכוונים אותם לנקודות חנייה על כלי הדם - מהן הם יכולים לפרוץ החוצה, כדי להילחם בפולשים. חומרים כימיים שונים, חלבונים, וגם כוחות פיסיקליים שמפעיל זרם הדם - כולם משתתפים בהכוונת התנועה, ניהול העומסים וסימון "מקומות החניה".

מתי נוצרו הכוכבים? מדוע וכיצד הם מתפוצצים? וכיצד קשורה ההיסטוריה של היקום למבנה הנוכחי שלו ולעתידו? סופר-נובות - התפוצצויות אנרגטיות המתרחשות בסוף חייו של כוכב מאסיווי מאוד - משחררות לרחבי הגלקסיה חומרים שונים שמהם נוצרים כוכבים חדשים, וכן כוכבי-לכת, צמחים, בעלי-חיים ובני-אדם. באחד ממחקריו האחרונים גילה ד"ר גל-ים סוג חדש ולא מוכר של סופר-נובה, התורם ליצירת יסודות חשובים נוספים ביקום, כמו סידן וטיטניום.

האם יש חיים במעמקי החלל החיצון? חיים יכולים להתקיים רק על כוכבי-לכת, ולמעשה, רק על כוכבי-לכת מסוג מסוים, המכילים חומרים מסוימים והנעים במרחקים מסוימים סביב כוכבים - השמשות שלהם. כיצד נולדים כוכבים (שמשות)? כיצד אפשר לזהות כוכבי-לכת הנעים סביבם, שעליהם, אולי, יכולים להתפתח חיים?

בחיי היום-יום, התכונות הפיסיקליות של חומר, כגון צבעו, אינן תלויות בגודל או בצורה. אבל בעולמם של הננו-חלקיקים, המכילים רק כמה מאות או אלפי אטומים, מצב העניינים שונה. כיצד אפשר לייצר חלקיקים בגודל כזה? מדוע צבעם תלוי בגודלם ובצורתם? ואילו חידושים טכנולוגיים עשויים להתבסס עליהם?

כאשר תא מזדקן, מפסיק לתפקד, סובל מנזקים או עלול להפוך לסרטני, נכנס לפעולה מנגנון מיוחד שמטרתו לשים קץ לחייו לפני שיגרם נזק חמור עוד יותר לגוף כולו. ליקויים במנגנון עשויים לגרום למחלות: במקרים של סרטן, לדוגמה, התאים אינם מתאבדים כדרוש, ואילו במחלות כמו אלצהיימר ושבץ יוצא המנגנון מכלל שליטה. פרופ' חוקר לעומק את הגנים והחלבונים המוציאים לפועל את ההתאבדות התאית, במטרה להבין את הקשר בינה לבין תהליכים אחרים המתבצעים בתא, ולאתר נקודות מתאימות לטיפול תרופתי.

האם אפשר לייצר רכיבים אלקטרוניים שגודלם כגודל מולקולה בודדת? והאם הם יתאפיינו בתכונות שישנו את חוקי המשחק האלקטרוניים? והאם אפשר יהיה להשתית מערכות על תכונת הספין - סיחרור - של האלקטרונים ולא על הזרם החשמלי? ד"ר אורן טל בוחן את גבולות המעטפת של האלקטרוניקה, ואת האפשרויות שמציע המדע החדש, הקרוי "ספינטרוניקה".

אמנים גילו מזמן כי ריחות מסוימים עשויים לעורר זיכרונות ילדות חזקים: מעוגיות המדלן של מרסל פרוסט, ועד למבקר האוכל השתלטני בסרט "רטטוי", שריח הנזיד המתבשל החזיר אותו לעבר. מדוע ממלא חוש הריח תפקיד כזה בזיכרונותינו? הדוקטורנטית יערה ישורון תספר על מחקרים שביצעה עם חבריה במכון ויצמן למדע, במטרה להתחקות אחר המאפיינים הרגשיים של חוש הריח, ועל מנגנוני הזיכרון במוח, המעורבים בתהליך הזה.

מדוע אנשים מוכנים להשקיע מאמץ רב, על גבול הסבל, וממשיכים לרוץ ריצות מרתון? מתברר כי בעת מאמץ ארוך טווח, מגיב המוח בייצור חומרים שהשפעתם על גופנו דומה להשפעה של סמים מסוימים. ואם לא די בזה, נראה שהריצה לטווח ארוך תורמת ליצירת תאים במוח, ולשיפור מיומנויות למידה וזיכרון.

לכולנו רושם אינטואיטיבי כי הראייה היא אירוע פסיבי, שבו אנו "מעתיקים" את הסביבה החיצונית אל תוך התפיסה שלנו. אך למעשה, הראייה היא תהליך אקטיבי, שבו אנחנו יוצרים במוחנו את הדימויים הוויזואליים. התהליך הזה מתבצע על-ידי מרכזי ראייה מתמחים, המזהים קטגוריות מסוימות של דימויים - כמו פרצופים, ידיים, או ציוני דרך טופוגרפיים. ביטוי דרמטי של התהליך הזה מתגלה במהלך צפייה בסרט, כאשר כל אחד מהמרכזים האלה "נדלק" ומתחיל לפעול כאשר הצופה בסרט מייצר דימוי השייך לקטגוריה של אותו מרכז.

הופעות משותפות של הזוג המוזר הזה גרמו בעבר להרמת גבות, אך השילוב בין מדעי המחשב וביולוגיה מוכיח את עצמו שוב ושוב כשלם העולה על סכום חלקיו. פרופ' צחי פלפל הוא מסוללי דרכו של המדע החדש הזה, הקרוי ביואינפורמטיקה, אשר נולד בעקבות השלמת פרויקט המיפוי והפיענוח של גנום האדם, והצורך להתמודד עם השטף העצום של המידע שסיפק הפרויקט. באמצעות שילוב טכניקות וטכנולוגיות של עיבוד נתונים ממוחשב עם מחקרים גנטיים ומולקולריים, מצליחים מדענים למצוא תבניות מסודרות באוסף הנתונים העצום, ולהבין, באמת, מה "כתוב" בצופן הגנטי. הבנה כזו תקדם, בין היתר, את פיתוחה של רפואה אישית מותאמת לחולה, ואת החיפוש אחר מקורות אנרגיה חלופיים.

בנוסף, ישתתפו גם: ד"ר אילן קורן - ראשים בעננים - מה יכולים העננים ללמד אותנו על שינויים אקלימיים?

מלבד צורתם העדינה והאסטטית, לעננים השפעה רבה על אקלים כדור הארץ, באמצעות הורדת גשמים, וגם בגלל שהם מחזירים חלק מקרינת השמש לאטמוספרה – דבר שגורם לקירור האקלים. פעילויות של בני-האדם – כמו זיהום אוויר ושימוש בקרקע – משפיעים על העננים, ובכך מעמידים בספק את יכולתנו לחזות שינויי האקלים. ד"ר קורן חוקר את תכונותיהם של עננים במיקומים אקזוטיים, במטרה להבהיר חלק מהשאלות האלה.

ד"ר איתן קריין - מוח על דיסק: תרחישים לעתיד המין האנושי

האבולוציה האנושית והטכנולוגיה שבני-האדם פיתחו הן דוגמאות לתהליכים המאיצים את עצמם. האם התפתחות המואצת הזאת של הטכנולוגיה, ובייחוד המִיחשוב, מקרבים אותנו לעולם שבו יצירי כפינו יחליפו אותנו? ד"ר איתן קריין מבית-הספר חמד"ע, יבחן את האפשרות שעד שנת 2050 נהייה כולנו סייבורגים, הכלאות בין אדם למכונה, ושנוכל להטעין את מוחנו על דיסק ולחיות לנצח – אלא אם כן הנזק שאנו גורמים לסביבה יחריב את תרבותנו.

אביב רזניק - האם אפשר לשכנע בלי למסור מידע? והאם מחשבים יודעים מתי הגיעו לפתרון?

האם אפשר להוכיח לפקיד הבנק כי אנו אכן הבעלים של כספת, מבלי להסגיר מידע סודי שעלול לשמש נגדנו? הוכחה לבעיה הזאת, הלקוחה מתחום הקריפטוגרפיה, עשויה לשמש כבסיס תיאורטי לשיטות הצפנה נוספות. וגם – האפשרות לכתוב תוכנית מחשב שתבדוק את תקינותן של תוכניות אחרות נראית טריוויאלית, אך מתברר כי מדובר במשימה בלתי אפשרית. באמצעות שתי הדוגמאות האלה יוצגו כמה מהשאלות העיקריות שמעסיקות כיום חוקרים בתחום מדעי המחשב.

פרופ' אירית שגיא - איך מעצבים תרופות: הסיפור האמיתי

שיטת צילום דומה לזו הנפוצה בשידורי ספורט, המקפיאה תהליך בנקודות זמן מסוימות, משמשת מדענים כדי "לתפוס על חם" מולקולות חלבון ממש ברגע שבו הן פועלות את פעולתן בתא. מדובר למעשה בסרטי וידיאו שעוקבים אחר החלבונים שלב אחר שלב. באופן זה אפשר יהיה לפתח תרופות המיועדות למנוע פעילות של חלבונים הרסניים לגוף האדם – אשר גורמים לתהליכים סרטניים ודלקתיים – ולעצב תרופות ברמת האטומים הבודדים, כך שתושג יעילות רפואית רבה, הפחתה משמעותית של השפעות הלוואי. בתהליך המחקר הבין-תחומי, עליו מנצחת פרופ' שגיא, משתתפים מתמטיקאים, פיסיקאים, כימאים וביולוגים.

ד"ר רותם שורק - המהפכה הגנומית השנייה: גנום לכל אדם

בשנת 2003 הושלם פרויקט בינלאומי רב משתתפים למיפוי גנום האדם, אשר נמשך 13 שנה ועלה שלושה מיליארד דולר. בימים אלה מתחוללת מהפכה גנומית נוספת, שתביא בסופו של דבר למיפוי הגנום האישי של כל אחד מאיתנו, ובעתיד תשנה ללא הכר את הרפואה, ותאפשר פיתוח תרופות יעילות ומותאמות אישית לכל מטופל. אבל התפתחויות אלה טומנות בחובן דילמות אתיות מורכבות.

ד"ר גיא שחר - ריקוד המלחמה של המערכת החיסונית

השאלה "האם לגייס את המילואים" מעסיקה ללא הרף את המערכת החיסונית, שהיא ארגון גדול ומורכב במיוחד, הכולל "לוחמים" מסוגים רבים ושונים, החייבים לפעול יחד בתיאום מושלם. ד"ר שחר גילה כיצד קומץ תאים חיסוניים, שמזהים פלישה של אויב זר, מצליחים לגייס את המערכת החיסונית למתקפה כוללת על הפולשים.

פרופ' דן שחר - הפרעה דו-קוטבית: בידוד ובדידות בעולמה של הננו-פיסיקה

המתח בין שני קטבים מנוגדים – ימין ושמאל, חוץ ופנים – הוא יסוד מרכזי בתרבות האנושית, וגם בתופעות טבע: חומר ואנטי-חומר, מתכת ואל-מתכת. מדעני מכון ויצמן למדע שחקרו את תופעת מוליכות-העל, אשר גורמת לחומר לאבד את התנגדותו למעבר זרם חשמלי, הופתעו לגלות כי כנגדה קיימת גם תופעת של בידוד-על – חוסר יכולת מוחלט להוליך זרם חשמלי. מבודדים כאלה יוכלו לשמש לבניית מכשירים אלקטרוניים שאינם מתחממים, אינם מבזבזים חשמל, ופועלים במשך זמן ארוך מאוד.

פרופ' עדי שטרן - הגן הקוונטי של שבילים מתפצלים

הפיסיקה הקוונטית מאתגרת את הדרך שבה אנו רואים את העולם. השפעותיה ניכרות מהאלקטרוניקה הממוזערת ועד לפיסיקה הגרעינית, מעולם המיחשוב ועד לביולוגיה, מחורחה לואיס בורחס ועד לאתגר קרת. פרופ' שטרן יסביר מי יכול להימצא בכמה מקומות באותו זמן, מתי ואיך הוא יכול לעשות זאת - ולעומת זאת, מי אינו יכול - ומדוע. ההבחנה בין השניים האלה מעצבת תחומי מדע שונים, מננו-טכנולוגיה ועד לניסיונות לפתח מחשב הקוונטי

פרופ' אודי שפירא - שושלת: חישוב דורות של תאים לאחור, והעתיד של חקר הסרטן

היכולת לעקוב אחר "שושלות יוחסין" של תאים עשויה לסייע בפתרון שאלות מדעיות ורפואיות, כמו האם מסוגלים תאי מוח להתחדש, האם יכולות נשים לייצר ביציות חדשות, ומהו מקורם של גידול או גרורה סרטנית, אך עד כה הצליחו מדענים ליצור "עצי משפחה" של אורגניזמים הבנויים מכמה אלפי תאים בלבד. שיטה חדשה שפיתח פרופ' אהוד שפירא, והעושה שימוש בשיטות מתמטיות מתקדמות, מאפשרת שיחזור "עצי משפחה" של אורגניזמים גדולים יותר. שיטה זו נחשבת על-ידי רבים כ"דבר הבא" בתחום הרפואה האישית.

פרופ' אביגדור שרץ - המסלול הירוק: מדעי הצמח מגויסים למלחמה בסרטן

הפוטוסינתזה מייצרת לנו מזון ומפחיתה את כמות גזי החממה באטמוספרה, אך מדעני מכון ויצמן מצאו כי רכיביה יכולים גם לשמש בגישה חדשנית לחיסול גידולים סרטניים. זאת באמצעות שיגור "גרסאות" סינטטיות של הפיגמנט כלורופיל דרך כלי הדם לאזור הגידול הסרטני, והארתן באור תת-אדום על-ידי סיבים אופטיים. טיפול זה גורם לסגירה מיידית של כלי הדם הסרטניים ולחיסולו של הגידול תוך 24 שעות. כיום נבחנת השיטה בניסויים קליניים.

בשנת 2001 הציגו מדענים ממכון ויצמן למדע מחשב ננו-ביולוגי, המסוגל לבצע חישובים פשוטים. הקלט, הפלט וה"תוכנה" של המערכת - שהוכתרה על-ידי ספר השיאים של גינס כמחשב הזעיר בעולם - עשויים מולקולות דנ"א. ה"חומרה" מורכבת משני אנזימים המבצעים פעולות על ה-דנ"א. בהמשך, הצליחו המדענים, וביניהם הדוקטורנטית מיה כאהן, לתכנת את המחשב כך שיזהה מולקולות ביולוגיות הקשורות בגידולים סרטניים, יאבחן את סוג הסרטן, ויגיב בייצור תרופה מתאימה. החזון לעתיד הוא שמחשבים כאלה יפעלו בתוך גופינו, יזהו מבעוד מועד מאפיינים של מחלות, ויגיבו מיידית בייצור תרופה מתאימה.

מחשב קוונטי הוא מעין גביע קדוש שעומד במרכז שאיפותיהם של מדענים רבים, למרות העובדה שאיש עדיין אינו יודע איך ייראה מחשב כזה ואיך בדיוק הוא יפעל. סוד כוחו של המחשב הקוונטי טמון בעיקרון ה"סופר-פוזיציה" – כלומר ביכולתם של חלקיקים קוונטיים להימצא במספר מצבים ומקומות בעת ובעונה אחת, דבר המאפשר למחשב הקוונטי לבצע חישובים רבים במקביל. אלא שה"סופר-פוזיציה" קורסת למצב אחד מוגדר ברגע שמישהו מודד אותה או "מתבונן" בה. מחקריו של ד"ר עוזרי מנסים להתגבר על הקושי הזה, במטרה להמשיך ולקיים את המציאויות המקבילות גם כאשר מודדים אותן. מחקרים אלה מקרבים את אפשרות פיתוחם של מחשבים קוונטיים.

לכל מטבע יש שני צדדים. הדברים האלה, מתברר, נכונים גם כשמדובר במוטציות - שגיאות גנטיות בחומר התורשתי. מצד אחד, ככל שמתרבות המוטציות, עולה הסיכון להתפתחות סרטן. מצד שני, המוטציות הן המנוע האבולוציוני המספק שונות ומגוון ביולוגי. בנוסף, בשנים האחרונות מתברר כי תהליכים מחוללי מוטציות, המתקיימים במינון נמוך, דווקא מגוננים עלינו מהסרטן. כיצד פועלים מנגנוני הבקרה, המאזנים בין סיכוי לסיכון?

האטומים מהם עשויים כל החומר והיצורים החיים ביקום - כולל אותנו, בני-האדם - נוצרו בליבותיהם של שמשות שהתפוצצו לפני מיליארדי שנים. ניסיון להבין את מבנה האטומים האלה מוביל לתובנה שרוב החומר הוא, למעשה, "שום דבר". ד"ר איל כהן מבית-הספר חמד"ע יבחן את העובדות האלה ואת משמעותן.

המוח שלנו מקנה לנו את התחושה כי יש לנו זיכרון לגבי דברים שקרו בעבר, אולם האם רישומי העבר אכן צרובים במוח? הדוקטורנט אורי לבנה יספר על מחקריו, העוסקים בשינויים שחלים במוח בשעה שאנחנו רוכשים זיכרונות חדשים, ויעלה שאלות באשר למה שאפשר ללמוד מכך על טיבו של הזיכרון האנושי.

תאי העצב הם תאים מורכבים היודעים לבצע חישובים מסובכים, אך כאשר מגדלים אותם במעבדה הם מאבדים את כל האינטליגנציה שלהם ונעשים פרימיטיביים למדי. פרופ' מוזס מממכון ויצמן הצליח להתגבר על הבעיה, ולגרום לתאי עצב לגדול על משטח זכוכית וליצור מעגלים חשמליים ושערים לוגיים. מחקריו מסייעים להבין טוב יותר את הפיסיקה של המוח: כיצד מצליחה רשת תאי העצב שבמוח ליצור חישוב או מחשבה. בחזון לטווח ארוך יותר, יתכן שאפשר יהיה להשתמש בשיטות שהוא מפתח כדי לחבר את מוח האדם למערכות מלאכותיות שונות.

מעבדות מחקר מובילות בעולם חוקרות את מנגנוני ההדבקה וההתרבות של נגיפים, במטרה למגר גורמי מחלות כמו איידס, שפעת וקדחת הנילוס. אחת ממשפחות הנגיפים המעניינות היא משפחת המימי-וירוס, הידועים בין היתר בשל גודלם - פי חמישה מכל נגיף אחר. גילויים פתח אפשרות לרתום את הנגיפים ולהשתמש בהם כבכלי-רכב קטנים, אשר יעבירו מקטעי דנ"א ויתקנו פגמים גנטיים מולדים.