ספק סביר #34 – על באגים בתוכנות אודיו, מערכות חיסוניות של בני-אדם ובקטריות, ותכנות אבולוציוני בסטארקראפט.

צוות משולב מאוניברסיטת לוואל וחברת דניסקו חשפו מנגנון מהותי במערכת החיסון של בקטריות במחקר חדש שפורסם בירחון Nature. המנגנון הספציפי, וגם העיקרון הבסיסי עליו הוא מושתת כלל לא היו ידועים עד כה.
המנגנון דומה בעקרונו לאופן שבו גוף האדם מפתח חסינות – המערכת החיסונית שלנו "זוכרת" DNA זר שהוא בא עימו במגע, כך שיוכל ללחום בו ביעילות בפעם הבאה בה הם נפגשים. אמנם, לבקטריה אין מנגנונים חיסוניים דומים משלנו, אבל היא מנהלת "זיכרון חתימות" המתעד את מקטעי ה-DNA הזרים שהיא ספחה לתוכם.

כאשר הבקטריה באה במגע עם DNA זר, היא לוקחת מקטעים מאוד ספציפיים ממנו (מעין "חתימה" של הזהות שלו) ומשלבת אותם במקומות מסויימים בקוד הגנטי שלה. להבא, כאשר הבקטריה תתקל שוב ב-DNA הזר, היא תבדוק אותו מול מאגר החתימות שלה, ובמידה ותמצא התאמה, הבקטריה לא תטמיע בשנית את ה-DNA הזר בתוך הקוד הגנטי שלה.

הצוות הדגים את פעולת המנגנון עם פלסמידים – קטעי DNA שבקטריות מחליפות בינן לבין עצמם. הם נתנו לבקטריה מפיקת יוגורט פלסמיד שמקודד חסינות אנטיביוטית. הבקטריות ששילבו את הגן ב-DNA שלהן לא קיבלו יותר את הפלסמיד הזה במפגשים נוספים.  התופעה הזאת יכולה להסביר למה יש בקטריות שמטמיעות ומפתחות יכולות אנטיביוטיות, בעוד שאחרות לא.

אפשרות לשימוש עתידי בתגלית הזו היא להדביק בקטריות במקטע DNA שדומה לזה שמפיק חסינות אנטיביוטית (כלומר, שניהם בעלי חתימה זהה), על מנת שלא יטמיעו בהמשך את ה-DNA האמיתי המקודד את תכונת החסינות. במקביל, מדענים בוחנים כעת האם ניתן להשתמש בגישה דומה מול וירוסים.

1. דיווח על המחקר.

2. הרעיון העקרוני דומה באופן משעשע למנגנון מעשה ידי אדם המשמש לזיהוי קבצים – לדוגמה, חתימת MD5.

חוקרים מקיימבריג' מצאו רכיב חדש במערכת החיסונית הפועל באופן עצמאי יחסית בחלל התא – מקום שנחשב בעבר שלא מכיל רכיבים חיסוניים בכלל. התגלית נחלקת לשניים:

1. נמצא שנוגדנים שנצמדו לוירוסים נמשכים אחרים לתוך חלל התא, ומאפשרים לגוף להמשיך להלחם בוירוס גם לאחר שהוא מבודד משאר הגוף (בעבר נחשב שנוגדנים לא חוצים את דופן התא עם הפתוגן).

2. נמצא כי חלבון המצוי בחלל התא יכול להצתוות לנוגדנים, ולהלחם באופן אפקטיבי בגורם הזר עם כניסתו.

עד כה חשבו שהיכולת היחידה של הגוף להלחם בגורמים זרים הייתה כשאלו היו בזרם הדם, וחשופים "לפטרולים" של מערכת החיסון.

המחקר התבצע עם אדנווירוס, שעשוי לגרום לבעיות נשימה (אך לא שפעת).

היה ידוע בעבר שחלבון ספציפי – TRIM21, יודע להקשר לנוגדנים, אולם הוא קיים בתוך תאים, ועלתה השאלה מתי יש לו הזדמנות להקשר איתם. על מנת לבדוק זאת, החוקרים לקחו דגימות של אדנווירוס וציפו אותו בנוגדנים. לאחר מכן הם העבירו אותו דרך דופן של תא, ובדקו באמצעות אור פלורסטי האם הנוגדנים שרדו את המסע, והאם הם נקשרו לחלבון בצד השני.
התגלה שאכן הנוגדנים שורדים את המסע, והקישור בין החלבון לנוגדנים פעל נגד הוירוס ללא צורך בתאים נוספים של מערכת החיסון. זוהי למעשה חזית חיסונית חדשה.
חשוב לציין שלמרות הרעש שעושים בעניין, המחקר המקורי לא התיימר להתוות דרך לפיתוח שיטות טיפול חדשות. בכלל הטיפול החדשותי בזה היה מגוחך.

בנוסף למחקר יש גם זוית אבולוציונית – הוא מראה איך רכיבים בודדים במערכת החיסון עדיין מגיעים לתוצאות אפקטיביות, גם כשהם מבודדים מהמכלול השלם יותר של המערכת. כך שגם במורכבות פחותה, עדיין יש יתרון בפיתוח הרכיבים האלו ראשית.

1. תיאור טוב של התגלית שנעשתה (בניגוד לשאר הדיווחים השעורייתיים בתקשורת).

ככה היו מנוסחות רוב הכותרות לידיעה הזו, אבל כמובן שהמציאות קצת שונה.

ישנה מחלת עיניים ניוונית בשם רטיניטיס פיגמנטוזה (Retinitis Pigmentosa), שפוגעת בקולטני האור ברשתית. זו מחלה גנטית, שניתן לראות את הסימפטומים הראשונים שלה בצורת עוורון לילה כבר מגיל צעיר, והיא יכולה להתפתח להצרה של שדה הראיה (Tunnel Vision) ועד לעוורון מוחלט.

מדענים מגרמניה, בראשות פרופסור אֶבֶּרהארט זְרֶנֶר, עובדים כבר כמה שנים על שתלים שיחליפו את קולטני האור שהמחלה משמידה. ב-2005 הם בדקו שתל כזה על 11 פציינטים, ועכשיו, אחרי מקצה שיפורים, הם ניסו אותו על שלושה אחרים, בתוצאות מרשימות למדי.

מדובר בשתל בגודל 3 מ"מ מרובע ובעובי של עשירית מילימטר, ופזורים עליו 1500 קולטני אור. הוא מושתל מתחת לרשתית, בחלק האחורי של גלגל העין, ולמעשה מתפקד כמו תאי הקליטה הטבעיים של העין: הוא קולט את האור מהאישון, מתרגם אותו לאותות חשמליים, ומעביר הלאה אל עצב הראיה, ובכך משתמש במערכת העיבוד הטבעית של העין והמוח, בניגוד לשתלים אחרים בפיתוח שמשתמשים במצלמות ומעבדים את התמונה לפני העברתה למוח. השתל מופעל ע"י מקור כוח חיצוני דרך שתל תת-עורי מאחורי האוזן.

ימים ספורים בלבד אחרי ההשתלה, הפציינטים כבר הראו תוצאות מרשימות: הם יכלו לזהות צללים וצורות, ושניים מהם ידעו להבדיל בין חפצים ספציפיים. פציינט אחד הצליח במיוחד: הוא זיהה חפצים קטנים ודומים אחד לשני, כמו סכין ומזלג ופירות שונים, הצליח לקרוא אותיות לבנות גדולות שהונחו על שולחן שחור מולו, ואף להסתובב בחדר ולפנות לאנשים. זו אמנם לא ראיה 6/6, אבל זה שיפור בלתי רגיל בחייו של אדם עיוור לגמרי.

פרופסור אברהארט, שעומד בראש המכון למחקר אופתלמי באוניברסיטת טובינגן ובראש החברה המסחרית Retinal Implant AG שעובדת על הפיתוח, אומר שהמחקרים ממשיכים, ואם הכל ילך כשורה, שתל שכזה צפוי להיות זמין בשוק בתוך חמש שנים.

1. המחקר שנעשה.

2. על המחלה הניוונית של הרשתית בה מטפל ההליך.

סטארקראפט 2, הוא המשכו של המשחק האייקוני סטארקראפט 1 ששוחרר לפני מספר חודשים לאחר תקופת פיתוח ארוכה. בדומה למשחק הראשון, גם סטארקראפט 2 זכה לפופולאריות עצומה, וגיבש סביבו קהילה אדוקה של שחקנים המקיימים טורנירים מקוונים ברמה חובבנית ומקצועית.

הטורנירים המקצועיים מהווים זירה בה אסטרטגיות משחק נהיגות, נבחנות ו"מתחרות" זו בזו ללא הרף, וכפועל יוצא מזוקקות ליעילות המירבית שלהן באופן מהיר למדי. לתוך הזירה הזאת הכניס משתמש בשם לומינר קונספט המוכר מעולם התכנות וההנדסה – אלגוריתמים אבולוציוניים. הרעיון באלגוריתמים אבולוציוניים הוא לקבוע מטרות ויעדים עבור המחשב, ולתת לו "להמציא" פתרונות מתוך סך האפשרויות העומדות בפניו. פתרונות אלו עוברים "מוטציות" (שינויים באלגוריתמים), והמוטציות המוצלחות ביותר עוברות לדור הבא, שם התהליך חוזר על עצמו, וכך שוב ושוב.

במקרים בהם אלגוריתמים אבולוציוניים עובדים (כלומר, ניתן לנסח את הבעיה שרוצים לפתור באופן ממוקד המאפשר "ניקוד" כל פתרון וביצוע וריאציות באופן פושט יחסית), הם מפיקים תוצאות מפתיעות ולא אינטואיטיביות, שהמהנדס האנושי לעולם לא היה חושב עליהן.

כך גם במקרה הזה – האלגוריתמים האבולוציוניים הפיקו "סדר בניה" למבנים וליחידות במשחק שהוא "לא הגיוני", במובן שיש בו חלקים שנראים מיותרים, בזבזניים, ולא מתוזמנים באופן יעיל. אולם, התוצאה הסופית של סדר הבניה הזה כ"כ אפקטיבית, עד שהיא נחשבת אפילו לאסטרטגיה "לא ספורטיבית" כי היא הופכת את התחרות לחד צדדית יחסית. זאת דוגמה מעניין לאיך עקרונות אבולוציוניים משמשים למטרות הנדסה, תכנות, או ניסויים מעניינים באסטרטגיות ניצחון במשחקים.

מעניין אם לא רחוק היום בו אלגוריתמים אבולוציונים יתכננו אסטרטיות קרב וטקטיקות תקיפה במקרים צבאיים אמיתיים. יתכן שגם הפתרונות שם יהיו לא אינטואיטיביים, אולם בסופו של דבר יהיו אפקטיביים ברמה חסרת תקדים.

1. הכתבה המתארת את המקרה.

2. תכנון באלגוריתמים אבולוציונים הוא עניין רציני – כדוגמה הוא הפיק אנטנה בלתי אפשרית ללווינים (שווה להסתכל במאמר רק בשביל התמונה של האנטנה).

3. כלל קריטי לתכנון אלגוריתמים אבולוציוניים.

1. היטלר היה מתחמק-מס סדרתי, ולמעשה מת כשהוא חייב לממשלת גרמניה מעל לחצי מיליון מארק

2. ג'ורג' ואשינגטון היה ערמומי לא פחות – הוא דחה את המשכורת שהוצעה לו מטעמי פטריוטיות, וביקש בתמורה רק חשבון הוצאות. בפועל במקום משכורת שהייתה מסתכמת בכ-12,000 דולר, הוא הוציא קרוב לחצי מיליון, מתוך כ-6,000 דולר רק על אלכוהול בחצי מהתקופה.

3. ג'פרסון העביר חוק האוסר על קיום יחסים בין גזעיים "לא מפוקחים", ומיידית הכריז על החווה שלו כאתר היחיד "המפוקח". בפועל הוא ניהל בית-בושת וגבה עלמה על מתן "תעודת כשרות" לעבדים.

1. אמת – מחקר מ-2004 גילה שהיטלר אכן היה מתחמק מס סדרתי.

2. אמת – ואשינגטון אף ניסה לחזור על הטריק בתור נשיא, אך הקונגרס לא הסכים, והקצה לו משכורת שנתית של 25,000 דולר.

3. שקר – ג'פרסון מחה נגד יחסים בין גזעיים, ואף עשה זאת תוך כדי ניהול רומן עם אחותה הממזרה של אישתו, אך מעולם לא ניהל בית בושת או תמך במנגנון הכשרה ופיקוח.

הצלחתי להפיל את כולם השבוע, אך אין כל עדות היסטורית לכך. אבוי.