קבוצות של בעלי חיים זזות כדבוקה; קצה חוט לריפוי סרטן?

יונקים, ציפורים, דגים, תאים ואפילו מולקולות בתוך תאים. כולם מצייתים לפעמים לחוק העדר ונעים בדבוקה אחת. הפיזיקאי התיאורטי פרופ' ג'ון טונר מאוניברסיטת אורגון הצליח לתאר, בעזרת שתי משוואות מתמטיות, את האופן שבו נעות הקבוצות הללו, כל עוד לא נגרע (מת) או מתווסף (נולד) להן פריט במהלך התנועה.

רק כעת, 18 שנים לאחר הגילוי ההוא, הצליח טונר להרחיב את המשוואות כך שיתארו גם את הרגעים בהן מתווסף או נגרע עוד פרט מן הקבוצה. מסתבר שההבדל לא גדול מאוד. המוות והלידה משפיעים על צפיפות הקבוצה, אך ניתן לנבא את ההשפעה הזו יחסית באופן מדויק ומסתבר שהשפעת השינויים בצפיפות על המהירות וכיוון התנועה של הלהקה, מינורית יחסית.

"קבוצה של פריטים, למשל של ציפורים, יכולה להמשיך לנוע באותו הכיוון, באותה המהירות וכקבוצה, הרבה מעבר לזמן חייו של פריט ממוצע בה", אומר טונר.

המשוואות שמציגות את תנועת היצורים התגלו ככוללניות באופן מפתיע. הן דומות בכך למשוואות שמתארות תנועות של נוזלים. המשוואות הללו מסוגלות לתאר את תנועתו של כל נוזל - מים, שמן, דבש, חנקן נוזלי - כל עוד משנים במשוואה את ערך הצמיגות, כך שיתאים לנוזל.

באותה צורה, המשוואות של טונר יכולות לתאר גם תנועה של כל יצור או תא חי, כל עוד משנים כמה פרמטרים שמתייחסים למבנה, לצורה ולתנועה של כל חיה במקבץ.

את המשוואות הללו ניתן ליישם למשל כדי לתאר תנועה של מולקולות בתוך התא, תנועה אשר מעורבת בתהליכי החלוקה וההתפתחות של התאים. המולקולות שמחלקות את שני הכרומוזומים, שורדות זמן רב לאחר שהתא העצמאי כבר לא קיים. הם נעים בצורה שונה בתאים שמתרבים במהרה, למשל תאים סרטניים, בהשוואה לתאים שמתרבים בקצב רגיל.

עקב כך, טונר טוען שניתן להשתמש במשוואה כדי להבדיל בין תא סרטני לבין תא שמתרבה במהירות יחסית, אך אינו סרטני, כמו תא שיער או תא מח עצם. "אנחנו עדיין לא יודעים איך יוצרים על בסיס זה תרופה, זהו רק הנדבך הרעיוני", הוא מסביר.

אני רוצה לזוז

מתבונן חיצוני שיבחן קבוצות שנעות ביחד יקבל את הרושם שאף אחד לא מכתיב להן את הדרך. דגים, למשל, יכולים לשנות את כיוון התנועה שלהם באופן כמעט מיידי כאשר כריש מופיע בסביבה. החוקרים ניסו להבין מה גורם למספר פריטים יחידים להתנהג כגוף אחד?

מדענים מאוניברסיטת מינכן שפכו ATP (מולקולת אנרגיה) על חתיכות זעירות מרקמת שריר. בשלב הראשון לא קרה דבר, אולם כאשר נוצר ריכוז מסוים של חתיכות שריר - לפחות חמש בכל מיקרו-מטר - לפתע התנועה נעשית אחידה ונדמית לתנועה של להקת ציפורים. האם זה מה שהתרחש בקיץ בשדרות רוטשילד?

בטבע בכל אופן המולקולות מתחברות לקבוצות, צומחות ומתפרקות בשלב כלשהו, כשחלקן שורדות אפילו 45 דקות לפני דעיכתן.

במחקר אחר שנערך על ציפורים, נמצא כי כל ציפור בתוך להקה של מאות ציפורים, מגיבה לשדרים רק משבע ציפורים שסמוכות לה. ציפור אחת כנראה מתחילה את המסע, הקרובות לה מחליטות להצטרף ומרגע שיש שבע, כבר לא ניתן לעצור את התנועה.

אם משוואות מתמטיות מצליחות לתאר תנועה של יצורים חיים מורכבים יחסית, לרבות יונקים, האם ניתן למצוא נוסחה שתסביר התנהגות אנושית ותנבא, למשל, את התנהגות המשקיעים בבורסה? החוקרים מצננים את ההתלהבות ומסבירים שההתנהגות האנושית מורכבת יותר ולכן לא ניתן לפענח אותה כל כך בקלות. לפחות בינתיים.