מחקרים

המחקר נערך בהובלת הדוקטורנטית בר אפרתי ופרופ' רן ברקאי מהחוג לארכיאולוגיה ולתרבויות המזרח הקדום בפקולטה למדעי הרוח באוניברסיטת תל אביב, בשיתוף החוקרות ד"ר פלביה ונדיטי מאוניברסיטת טובינגן בגרמניה ופרופ' סטלה נונציאנטה צזארו מאוניברסיטת לה ספיאנצה באיטליה. המחקר פורסם בכתב העת היוקרתי Scientific Reports מבית Nature.

וינטג' פרהיסטורי

הדוקטורנטית בר אפרתי מסבירה כי הימצאותם של כלים בעלי שני מחזורי חיים היא תופעה מוכרת באתרים פרהיסטוריים בכל העולם, אך לדבריה, תופעה זו מעולם לא נחקרה לעומקה. במסגרת המחקר, החוקרים התמקדו בשכבה אחת מהאתר רבדים שבדרום מישור החוף - אתר פרהיסטורי פתוח ורב-שכבתי בן כחצי מיליון שנה המשתרע על פני שטח נרחב. על פי מגוון ועושר הממצאים, החוקרים מעריכים שהיה זה מיקום מועדף בנוף שהאדם הקדום חזר אליו שוב ושוב בזכות שפע בעלי החיים, ביניהם פילים, שחיו בסביבה. כמו כן, באזור יש הרבה אבני צור גולמיות באיכות טובה, ואכן מרבית הכלים שנמצאו ברבדים יוצרו מצור טרי.

בר אפרתי: "השאלה הגדולה ששאלנו את עצמנו היא מדוע הם עשו זאת. מה גרם לבני אדם קדומים לאסוף ולעבד מחדש כלים שקודמיהם ייצרו והותירו בשטח שנים רבות קודם לכן. באתר רבדים ברור שהדבר לא נבע ממחסור בחומר גלם, שכן אבני צור מצויות באזור בשפע, ומרבית הכלים יוצרו מצור טרי. כמו כן הכלים שמוחזרו אינם ייחודיים או מתאימים במיוחד לשימוש מסוים, כך שלא נראה שיש לנוהג הסבר פונקציונלי בלבד".

צלקות בחומר חושפות את העבר

החוקרים מסבירים כי המפתח לזיהוי הכלים שעברו מיחזור ולהבנת ההיסטוריה שלהם היא הפטינה – שכבת בליה כימית שנוצרת על פני אבן צור כשהיא מונחת תחת כיפת השמים לאורך תקופה ארוכה, חשופה לשמש ולגשם, לחום ולקור. כך, לאחר שהאדם שייצר את הכלי נטש אותו, נוצרה עליו שכבת פטינה שקל לזהותה, והיא נבדלת בצבעה ובמרקמה באופן מובהק מצלקות שחושפות את הצור הטרי המקורי.

לאורך המחקר, החוקרים בחנו 49 כלים בעלי שני מחזורי חיים, כלים שניכר כי עוצבו לצורך שימוש בשלב הראשון והמקורי, ננטשו וכוסו בפטינה, וזמן רב לאחר מכן נאספו ועוצבו מחדש, כפי הנראה גם כן לצורך שימוש. העיצוב בשלב החיים השני הסיר את הפטינה וחשף את הצור הטרי מתחת לפטינה. לכל כלי, היו אם כן, שני קצוות פעילים שעוצבו לצורך שימוש. שני הקצוות הפעילים של כל כלי, הישן והחדש, נבדקו תחת שני סוגי מיקרוסקופים ובאמצעות שיטות כימיות, במטרה לאתר סימני שימוש ו/או שיירים אורגניים. ב-28 מהכלים נמצאו סימני שימוש על הקצוות הישנים ו/או החדשים, וב-13 כלים נמצאו על הקצוות החדשים שיירים אורגניים המעידים שהם באו במגע עם עצמות ושומן של בעלי חיים.

בנוסף, החוקרים הופתעו לגלות שבתקופות השונות שימשו הכלים לפעולות שונות מאוד: בעוד שהקצוות הישנים מעידים בעיקר על פעולת חיתוך, הקצוות החדשים מעידים דווקא על קרצוף (עיבוד חומרים רכים כמו עור ועצם). ממצא מרתק נוסף: אופי העיצוב של הכלי במחזור החיים השני היה מדויק ומינימלי, בקצה בלבד, כך שהכלי השתמר ברובו כפי שהיה כשיוצר לראשונה, עם הפטינה שכיסתה אותו, למעט הקצה הפעיל החדש המעוצב.

חפצים ממוחזרים למזכרת

"מממצאי המחקר אנו מעריכים כי תופעת המחזור בעולם הפרהיסטורי נובעת מהמשמעות שייחסו בני האדם לפריטים שיוצרו על ידי קודמיהם," אומר פרופ' רן ברקאי. "ניתן לדמיין אדם קדום שהלך בשטח לפני חצי מיליון שנה, וכלי אבן ישן צד את עינו, מונח על הקרקע 'כאבן שאין לה הופכין'. לפריט יש עבורו משמעות - זכר אבותיו שייצרו את הכלי או קשר למקום מסוים, והוא מרים אותו, הופך אותו בידיו, ומחליט לקחת אותו 'הביתה'. מאוחר יותר הוא מתבונן שוב בכלי, ממשש אותו ושמח בו, ומבין שאם ישתמש בו באופן יומיומי הקשר והזיכרון יישמרו ואף יתחזקו.

עם זאת, לאות כבוד ליצרן הראשון ולדורות הקודמים, ולצורך שימור הזיכרון שהפריט ממחיש, הוא מסתפק בעיבוד הקצה ומותיר את גוף הכלי כפי שהיה. למה הדבר דומה? אולי לחקלאי צעיר וחרוץ שעדיין חורש את השדה בטקרטור הישן שהיה של סבא-רבא שלו. הטרקטור חלוד, וחורק, אבל מכיר היטב כל תלם בשדה. החקלאי הצעיר מחליף פנס כאן או גומיה שם, אבל מקפיד לא לשנות את הטרקטור הישן והטוב ורואה בו המשכיות חשובה למסורת המשפחתית הארוכה וחלק משמעותי מהחיבור שלו אל הקרקע. למעשה, ככל שאנו מוסיפים לחקור את בני האדם הקדמונים אנו לומדים להעריך יותר אותם ואת תבונתם ויכולותיהם. יתרה מכך, אנחנו מגלים שוב ושוב שהם לא היו שונים כל כך מאיתנו. מהמחקר הנוכחי ניתן אולי להסיק כי יצר האספנות המקנן ברבים מאיתנו עתיק כימי האנושות, וכי כמונו אנו, אבותינו הקדמונים ייחסו חשיבות ומשמעות רבה לחפצים ישנים ושימרו אותם לאות זיכרון וקשר עם עולמות קדומים ועם מקומות חשובים בנוף."

ד"ר אשבל רצון ממכון כהן להיסטוריה ולפילוסופיה של המדע ומהחוג לפילוסופיה יהודית ותלמוד חוקרת מדע יהודי עתיק והבנתו בהקבלה למדע של התרבויות הסובבות, בעיקר למדע הבבלי. בנוסף, היא חוקרת את המדע היהודי בהקשרו ההיסטורי, התיאולוגי והתרבותי. כחלק מעיסוקה בטקסטים עתיקים, היא עוסקת בשחזור ופענוח מגילות מדבר יהודה ובתרגום של כתבי יד מהעת העתיקה ומימי הביניים בשפות עברית, ארמית, יוונית וגעז, ומרבה לשלב כלים דיגיטליים לחקר העולם העתיק, תוך התמקדות בלוח השנה ובתפיסות האסטרונומיות בתקופת הבית השני.

להדביק את קרעי המגילה בקופי-פייסט

מגילות מדבר יהודה הוא שם כולל לכ-25,000 קטעי קלף ופפירוס שהתגלו החל משנת 1947, רובם במערות קומראן ומקצתם באתרים נוספים במדבר יהודה. בין היתר, הקטעים מכילים את העותקים הקדומים ביותר של ספרי המקרא. כיום מטופלות המגילות במעבדות רשות העתיקות בירושלים, שם הן מנוטרות בשיטות מדעיות מתקדמות, ונשמרות בתנאים המדמים את התנאים שבהם שרדו במערות במשך 2,000 שנה. מאז התגלית ההיסטורית, ניצבו החוקרים בפני האתגר העצום של מיון השרידים וצירופם מחדש לכמעט 1,000 מגילות, שרובן הוסתרו במערות קומראן, ערב חורבן בית שני בשנת 70 לספירה. אתגר מרכזי נוסף הוא לנסות ולהבין עד כמה הספרייה של מערות קומראן משקפת את כלל העולם הרוחני בימי סוף בית שני, או שמא מדובר באוסף בלתי-מייצג של קבוצה אחת, בני כת יוצאת דופן (שרוב החוקרים מזהים עם האיסיים), שבמקרה הגיע לידינו. 

לדברי ד"ר רצון, "הקבוצה שחיה בקומראן פרשה מהמרכז בירושלים והייתה בעימות מתמיד עם מרבית העם. המגילות חוברו במחצית השנייה של האלף הראשון לפנה"ס, ונאספו לקומראן במאות האחרונות של תקופת הבית השני. היישוב שלהם נחרב על ידי הרומאים במהלך המרד הגדול, וכנראה שהם החביאו אותן בגלל המצב הפוליטי הקשה בארץ. המגילות שנמצאו מכילות גם טקסטים שהיו מקובלים על כלל העם, וגם טקסטים כתתיים פנימיים. אפשר לראות שחלק מהטקסטים המדעיים שנכללו במגילות מוקדמים להקמה של הכת, אבל הם ייחסו להם חשיבות גדולה וייצרו מתוכם לוח שנה ייחודי משלהם, שלא איפשר להם לחגוג את המועדים עם היתר בבית המקדש. הם היו קבוצה מאוד לוחמנית. ככל שהכת הלכה והסתגרה, היא כבר לא הסתמכה על הגישות המדעיות הרווחות, אלא המשיכה לכתוב על זה בתיווך פרשנויות והיכרות עם הטקסטים הפנימיים שלה." 

"למעשה הטקסטים היהודיים האסטרונומיים הראשונים שאנחנו מוצאים הם במגילות קומראן," מסבירה ד"ר רצון. "במקרא אין כמעט התייחסות לנושאים האלה, למעט משפטים פה ושם, כמו בבריאת העולם. במחקר שלי אני מנתחת איך הם תפסו בתקופת הבית השני את הזמן והמרחב, ואני עושה את זה באמצעות הכלים הדיגיטליים של שחזור מגילות. בשביל לבדוק את הנושא הזה עד הסוף, צריך לדעת טוב יותר מה כתוב במגילות. המגילות התפוררו לחלקים רבים, והדרך לדעת מה כתוב שם היא לא רק לקרוא כל קטע בנפרד, אלא לחבר, לעשות את הפאזל, לשחזר מה היה כתוב ולא נשמר. וכאן אנחנו משתמשים בכלים דיגיטליים."

משוואה עם נעלמים עתיקים במיוחד

"רשות העתיקות צילמה את הפרגמנטים של המגילות בטכנולוגיה מיוחדת של אינפרא-אדום. אנחנו עובדים על המחשב עם התמונות, ומשתמשים בכלים של גרפיקה ממוחשבת. אנחנו מחברים את הקטעים, מייצרים פונט מכתב היד של הסופר, ומנסים להוסיף את הקטעים החסרים. הרבה טקסטים מדעיים חוזרים על עצמם, ולכן הם טקסטים שמבחינת השפה קל יותר להשלים למשפטים. אם חסרה הנוסחה למשל, נוכל להשלים, כי כבר מצאנו אותה בחלק אחר. יש לי תואר ראשון בפיזיקה, אז אני משתמשת במשוואות מתמטיות. למשל כשיש רק כמה נתונים, ואנחנו מכירים את צורת החשיבה ואת המבנים, ויש לנו נתונים מכמה ימים בשנה, אפשר לשחזר לפי זה מה הייתה המשוואה שמובילה אותם. אני עושה את החישוב ומוצאת את הקבועים החסרים."

"אני קוראת את כל המגילות האסטרונומיות, משחזרת אותן ואת התיאוריה המדעית שבהן, ובונה מזה את הראייה הכוללת יותר שלהם של זמן, מרחב ואסטרונומיה. שני המרכזים המדעיים הגדולים באותה תקופה נמצאים בבבל ובמצריים. המרכז ההלניסטי כבר לא יושב באתונה אלא באלכסנדריה. האסטרונומים היהודים לא ישבו במרכז המדעי של העולם באותה תקופה, וניתן לראות שבמגילות קומראן יש פחות השפעה יוונית, אבל כן יש השפעה בבלית, שחוקרים ראו כבר לפניי. ההשפעה הבבלית מלמדת שהם אנשים, לפחות חלקם או בתקופות שונות, מעורבים ומכירים מדע שקיים. מצד שני – הם מייצרים תיאוריות עצמאיות והשיקולים שלהם בבחירה של תיאוריה הם לא רק הדיוק המדעי. הם מכירים את התופעות הכלליות, אבל הם לא בוחרים בתיאוריה הכי מדויקת, בגלל שיקולים דתיים, כדי להתאים לתפיסות עולם מסורתיות. בתחום האסטרונומיה, בעיקר עניינו אותם זמני הזריחה והשקיעה של השמש והירח והמיקום על האופק, ששימשו גם לענייני לוח השנה, שהיה, כאמור, נושא מאוד מרכזי בתקופת הבית השני." 

"אפשר לראות שהם גם שואפים שהתיאוריות המדעיות יהיו סימטריות יותר, ולכן יעשו את התוצאות יותר סכמתיות, מעוגלות, כדי שיהיו יפות יותר," מוסיפה ד"ר רצון. "גם לזה יש רקע תיאולוגי, כי אלוהים ברא את העולם והוא צריך להיות יפה, לא מורכב ממספרים מבולגנים. יש כאן תפיסה אפילו מיסטית ביחס למספרים - שצריכים להיות יחסים יפים ביניהם. ניתן לסכם ולהסיק שהתיאוריות שלהם לא היו תמיד הכי מדויקות, אך הן בעלות ערכים אסתטיים."

"נחילי ארבה המכלים את היבולים וגורמים לרעב קשה הם תופעה מוכרת מימי קדם ועד ימינו אלה. בשלוש השנים האחרונות פגעה מכת הארבה באזורים נרחבים באפריקה, בהודו ובפקיסטן, וקיימות הערכות כי התופעה צפויה להתגבר בעקבות שינויי האקלים." מסביר מסביר פרופ' אמיר אילי מבית הספר לזואולוגיה. "נחיל ארבה נוצר כאשר חגבים, שעל פי רוב חיים בטבע כבודדים, מתקבצים יחד ומתחילים לנדוד, אך הסיבות להתנהגות זו עדיין אינן מובנות במידה מספקת, והאדם עדיין חסר אונים מולה. מחקרים בשנים האחרונות הראו שהמיקרוביום עשוי להשפיע על ההתנהגות בכלל וההתנהגות החברתית בפרט של בעל החיים הפונדקאי, בין היתר בקרב חרקים. אנחנו חוקרים אפשרות שלמיקרוביום, כלומר לאוכלוסיית החיידקים במעי של החגב, יש תפקיד בהתלהקות שיוצרת את נחיל הארבה, ואף פרסמנו מספר מאמרים בנושא. במחקר הנוכחי לקחנו את הבדיקה צעד נוסף קדימה."

צוות המחקר בהובלת פרופ' אמיר אילי והדוקטורנט עומר לביא גילה שאוכלוסיית חיידקי המעיים (המיקרוביום) של חגב שחי לבדו משתנה באופן משמעותי כשהוא מצטרף ללהקה. הממצא העיקרי הוא חיידק המכונה Weissella שכמעט ואינו נצפה במעי של חגב בודד אך הופך לדומיננטי במיקרוביום עם ההצטרפות ללהקה. בנוסף בנו החוקרים מודל מתמטי המוכיח כי ההתלהקות 'כדאית' לחיידק מבחינה אבולוציונית, שכן היא מאפשרת לו להתפשט ולהדביק מספר רב של חגבים נוספים. לדברי החוקרים, "הממצאים שלנו אינם מוכיחים כי החיידק הוא האחראי לתופעת ההתלהקות והנדידה – כלומר ליצירת הארבה, אך סביר להניח שיש לו תפקיד בתופעה, וזוהי השערה חדשה שמעולם לא הועלתה עד היום. אנחנו מקווים שהתובנה החדשה תהווה בסיס לפיתוח אמצעים למניעת או להפחתת תופעת הארבה שפוגעת בהמוני בני אדם, בעלי חיים וצמחים בעולם."

במחקר השתתפו גם פרופ' לילך הדני אוהד לוין-אפשטיין ויונתן בנדט מבית הספר למדעי הצמח ואבטחת מזון, פרופ' אורי גופנא מבית הספר סמוניס למחקר ביו-רפואי וחקר סרטן, וד"ר ערן גפן מאוניברסיטת חיפה-אורנים. המחקר מהווה דוגמה יפה לשיתוף פעולה בינתחומי מוצלח: חוקרי התנהגות ופיזיולגיה של חרקים (אילי, גפן), חוקרי מיקרוביולוגיה וחיידקים (גופנא) ומומחים למודלים אבולוציוניים ממוחשבים (הדני). המאמר פורסם בכתב העת Environmental Microbiology.

ההתלהקות כדאית לחגב

במסגרת המחקר גידלו החוקרים חגבים מסוג ארבה מדברי במעבדה, כבודדים ובקבוצה. הם אספו צואה של חגבים שגודלו בבדידות, איפיינו באמצעותה את אוכלוסיית חיידקי המעיים שלהם, ואחר כך צירפו אותם לקבוצה גדולה של כ-200 חגבים. בדגימה חוזרת, כעבור 7 ימים, נמצא שינוי משמעותי במיקרוביום של החגבים שגודלו כבודדים וצורפו לקבוצה. עומר לביא: "השינוי העיקרי שמצאנו היה בתפוצה של חיידק הקרוי weissella. חיידק זה, שנעדר כמעט לחלוטין מהמיקרוביום של החגב הבודד, הפך לדומיננטי במיקרוביום לאחר שהחגב צורף ללהקה."

בשלב הבא בנו החוקרים מודל מתמטי שהראה שההתלהקות 'כדאית' לחיידק מבחינה אבולוציונית, מכיוון שהיא מאפשרת לו להתפשט ולהדביק חגבים נוספים. בשל היתרון האבולוציוני שהוכח במודל העלו החוקרים השערה חדשה, כי ייתכן שהחיידק ממלא תפקיד בהתנהגות היוצרת התלהקות בקרב החגבים. במילים אחרות, ייתכן שהחיידק מעודד בדרך כלשהי את החגב הפונדקאי לשנות את התנהגותו ולהתקרב לחגבים אחרים.

פרופ' אילי מסכם: "המחקר שלנו תורם תרומה חשובה להבנת התופעה של התלהקות חגבים ויצירת נחילי ארבה – אחד הגורמים המובילים לרעב בעולם, מימי קדם ועד ימינו. במחקר מצאנו שינוי משמעותי בהרכב אוכלוסיית חיידקי המעי אצל חגבים שעוברים ממופע בודד למופע של להקה. השינוי העיקרי הוא התרבות עצומה של חיידק המכונה weissella, שכמעט ולא נצפה במיקרוביום של החגב הבודד, אך משתלט על אוכלוסיית חיידקי המעי כשהחגב מצטרף ללהקה. כמו כן בנינו מודל מתמטי המוכיח כי לחיידק יש 'אינטרס' אבולוציוני שהחגב הפונדקאי יצטרף ללהקה. הממצאים אמנם אינם מוכיחים כי החיידק הוא האחראי לתופעת ההתלהקות והנדידה – כלומר ליצירת הארבה, אך הם מצביעים על היתכנות גבוהה שיש לו תפקיד בתופעה, וזוהי השערה חדשה שמעולם לא הועלתה עד היום. אנחנו מקווים שהתובנה החדשה תהווה בסיס לפיתוח אמצעים למניעת או להפחתת תופעת הארבה שפוגעת בהמוני בני אדם, בעלי חיים וצמחים בעולם."

המחקר נערך בהובלת ד"ר אינס צוקר מבית הספר להנדסה מכנית בפקולטה להנדסה ע"ש איבי ואלדר פליישמן, ומביה"ס לסביבה ולמדעי כדור הארץ ע"ש פורטר בפקולטה למדעים מדויקים ע"ש ריימונד ובברלי סאקלר, ביחד עם הדוקטורנט אנדריי איתן רובין. המחקר פורסם לאחרונה בכתב העת היוקרתי Chemosphere.

במסגרת המחקר, בחנו החוקרים את כל התהליך שעובר המיקרופלסטיק, החל מהאינטראקציות שהוא מקיים עם מזהמים סביבתיים ועד לשחרור המזהמים ויצירת רעילות מוגברת. הם מצאו כי הספיחה של אותם מזהמים אורגניים על גבי המיקרופלסטיק מגבירה את הרעילות פי 10 וכן עשויה להביא לפגיעה קשה בבני האדם שיחשפו למזון ושתייה מזוהמים.

"במחקר זה הראינו שאפילו ריכוזים מאוד נמוכים של מזהמים סביבתיים, שאינם רעילים לאדם, הופכים לכאלה כאשר הם ספוחים על המיקרופלסטיק. הסיבה לכך היא שהמיקרופלסטיק מהווה מעין מגנט למזהמים סביבתיים, מרכז אותם על גבו, 'מסיע' אותם דרך מערכת העיכול שלנו, ומשחרר אותם בצורה מרוכזת באזורים מסוימים, ובכך גורם לרעילות מוגברת", מסבירה ד"ר צוקר.

"הצלחנו להראות לראשונה 'מסלול חיים' שלם של המיקרופלסטיק, מרגע השחרור שלו לסביבה, דרך ספיחה של מזהמים סביבתיים ועד לרעילות מוגברת באדם", מוסיף הדוקטורנט אנדריי איתן רובין. "כמויות הפסולת המושלכות לאוקיינוס מדי שנה הן עצומות. הדוגמה המוכרת ביותר היא 'אי הפלסטיק' באוקיינוס השקט, ששטחו גדול פי 80 משטחה של מדינת ישראל. אבל לא מדובר רק בבעיה מרוחקת. נתונים מראים כי חופי ישראל הם בין המזוהמים ביותר בפסולת מיקרופלסטיק. לכל אחד מחלקיקי המיקרופלסטיק שמופרשים באזורים הללו יש פוטנציאל נזק אדיר, שכן הם משמשים כפלטפורמה יעילה ויציבה לכל מזהם שיזדמן בדרכן להגיע אל החי והצומח שנמצא אי שם ביבשה".

^{מימין לשמאל: ד"ר עמית קומאר-סארקאר, ד"ר אינס צוקר והדוקטורנט אנדריי איתן רובין}

סכנה מוחשית ומיידית

"גילינו כי באופן מפתיע למדי, שיכולת הספיחה של חלקיק מיקרופלסטיק מחומצן (התצורה של המיקרופלסטיק לאחר שעבר בלייה סביבתית), גבוהה משמעותית מחלקיק שאינו מחומצן. לאחר הטעינה של המיקרופלסטיק במזהמים הסביבתיים באמצעות מזון ומים מזוהמים, החלקיק הטעון עשוי להגיע למערכת העיכול. שם הוא משחרר את הרעלים בסמיכות לתאים של מערכת העיכול, ובכך מגביר את הרעילות של חומרים אלו. זוהי תזכורת כואבת נוספת להשלכות החמורות של זיהום הסביבה הימית והיבשתית בפסולת תעשייתית מסוכנת, שלצערנו רוויה בפלסטיק בעשרות השנים האחרונות. הסכנות אינן תאורטיות אלא מוחשיות מאי-פעם. אמנם יש לכך מודעות רבה, אך הצעדים המניעתיים בשטח עוד רחוקים מלהטביע חותם משמעותי".