רוברט ה. בוריס
חתן פרס וולף בחקלאות 1985
רוברט ה. בוריס
שייכות בעת הענקת הפרס:
אוניברסיטת וויסקונסין, ארה"ב
נימוק למתן הפרס:
"על מחקריו החלוציים והבסיסיים במנגנוני הקשירה הביולוגית של החנקן ויישומם בייצור החקלאי".
שותפים לפרס:
ללא שותפים
רוברט ה. בוריס (נולד ב-1914, ארה"ב) השלים את לימודי התואר הראשון שלו בכימיה, וקיבל תואר B.S. מאוניברסיטת דרום דקוטה ב-1936, ולאחר מכן השגת Ph.D. מאוניברסיטת ויסקונסין-מדיסון בשנת 1940. מחקר הפוסט-דוקטורט שלו כלל שיתוף פעולה עם הרולד אורי באוניברסיטת קולומביה. לאחר מכן, הוא חזר למדיסון ובסופו של דבר עלה לתפקיד פרופסור במחלקה לביוכימיה, הוא כיהן בתפקיד יו"ר המחלקה מ-1958 עד 1970.
באוויר השורר מעל כל דונם אדמה מצויים כ-7.8 טונות של היסוד הכימי חנקן. יסוד זה הוא אדיש מבחינה כימית, ובתנאים רגילים אין הוא מתרכב עם יסודות כימיים אחרים. לפיכך עלולים רוב גידולי החקלאות לסבול מחסור בהספקת החנקן הדרוש להם, על אף היותם נתונים בתוך ים של יסוד זה. רק לאחר שהחנקן האטמוספרי נקשר כימית ליסודות אחרים יכולים הצמחים לנצלו בתהליכי גדילתם.
עצם העובדה, שחיידקים מסוימים מסוגלים לנצל את החנקן בצורה שבה הוא מצוי באטמוספרה ידועה כבר קרוב למאה שנה מאז גילה אותה הביוכימאי הרוסי הנודע וינוגראדסקי. חיידקים אלה מסוגלים אפוא גם להתפתח גם בהיעדר חנקן במצע גידולם ובאותה עת אף לייצר תרכובות חנקניות בקרקע, העשויות לשמש לאחר מכן את צורכיהם של גידולי חקלאות שייזרעו באותה קרקע. ברם, במשך חמישים השנים הראשונות, שחלפו מאז גילויה של תופעת קשירת החנקן הביולוגית, נצטבר רק מידע מועט ביותר על אודות המנגנונים הביוכימיים הכרוכים בתהליך זה. היעדר מידע כזה מפתיע לנוכח החשיבות המכרעת, שנודעת לתהליך ביולוגי זה במאזן החנקן של כדור הארץ. על כל פנים, בסוף שנות השלושים וראשית שנות הארבעים של המאה הנוכחית התחולל שינוי דרמטי במצב המחקר המדעי לגבי פלא טבע זה, לאחר שמחקריו הבסיסיים של פרופסור בוריס בכימיה ובפיסיולוגיה של המיקרואורגניזמים קושרי החנקן פתחו לפנינו למעשה אופק חדש לחלוטין של חקר הקשירה הביולוגית של החנקן בטבע. פרופסור בוריס היה הראשון, שהשתמש באיזוטופ רדיואקטיבי של חנקן (חנקן 15) במחקר זה, שימוש שעד מהרה הוביל לגילוי מעמד המפתח של תרכובות האמוניה כמוצר ביניים בתהליך קשירת החנקן הביולוגית.
במשך למעלה מ-45 שנים, מאז פריצת הדרך הראשונה בתחום מחקר זה, השכילו פרופסור בוריס ועמיתיו להפיק את מכלול האנזימים המפעילים את תהליך הקשירה הביולוגית של החנקן, לטהרם ולחקרם בפירוט רב ובעמקות יתרה. כמו-כן, הם חקרו את סתרי הנתיבים המטבוליים, שלפיהם מתנהל התהליך וחשפו אותם. באותה עת הם פיתחו גם שיטות חדשניות, אמינות ורגישות ביותר למדידתה של פעילות קשירת החנקן הביולוגית בקרב המיקרואורגניזמים המחוללים תהליך זה.
היקף מחקריו של פרופסור בוריס בתחום זה לא נצטמצם בחידקים הידועים זה מכבר כקושרי חנקן החיים בסימביוזה עם צמחי קטינות בתוך פקעות המתפתחות על שורשי צמחים אלה. הוא הרחיב את יריעת פעילותו המחקרית וכלל בה גם מיני חידקים החיים חופשית בקרקע, ומסוגלים אף הם לקשור חנקן אטמוספירי, תחילה לצורכי עצמם ולאחר מכן להעשרת הקרקע בתרכובות חנקן למענם של צמחים עילאיים, שאינם מסוגלים לקשור חנקן חופשי. יש להדגיש במיוחד בהקשר זה את מחקריו החלוציים של פרופסור בוריס בחידקים מהסוג אזוספירילום. אלה הם חידקים קושרי חנקן החיים חופשית בקרקע בסמיכות לשרשי צמחים, בפרט צמחים ממשפחת הדגניים.
ניתן אפוא, לסכם את תרומותיו של פרופסור בוריס למחקר הביוכימי הבסיסי בתחום הקשירה הביולוגית של החנקן בקביעה, שעבודותיו הקפדניות והמעמיקות עומדות עד היום בלבו של המאמץ הכולל לפענוח המנגנון הכימי של תהליך חיים זה. בכך נמצא פרופסור בוריס ראוי בצדק רב לתואר "הדיקן העולמי של הקשירה הביולוגית של החנקן".
מחמת הצרכים הדוחקים במזון בעולם כולו מחד גיסא, ומשום העלות הגדלה והולכת של כמויות האנרגיה הדרושות לקשירה כימית של חנקן לשם ייצור דשני חנקן מינרלים מאידך גיסא, זוכה נושא הקשירה הביולוגית של החנקן לעניין גובר והולך בעולם כולו. ואכן עבודותיו וחייו של בוריס בתחום המחקר בסיסי העניקה את הרקע המדעי למעשה החקלאי, של ביקטור גידולי הקטניות בתרבויות של גזעי חיידקים קושרי חנקן המיוצרים במפעלי תעשיה. תהליך זה מקובל כיום בכל חלקי תבל. ההישג הוא כה גדול שיש בכוחם של חיידקים מוספים אלה לספק לגידולים הללו למעשה את מלוא תצרוכתם בדשן חנקני! יתר כל בן, השיטות הרגישות שפיתח פרופסור בוריס בשעתו למדידתה של פעילות ביולוגית זו שימשו ומשמשות את מלאכת הסלקציה, שנועדה לגלות זני חיידקים יעילים יותר מקודמיהם למטרה האמורה.