אולגה נויווירת

זוכת פרס וולף במוזיקה 2021

ועדת השיפוט של פרס וולף במוזיקה 2021 החליטה כי פרס וולף במוזיקה יוענק במשותף לאמן הנודע סטיבי וונדר "על תרומתו העצומה למוזיקה ולחברה כמי שהעשיר את חייהם של דורות שלמים של אוהבי מוזיקה".  ובקטגוריית המוזיקה הקלאסית למלחינה אולגה נויווירת "על שליטתה יוצאת הדופן, כשרונה האמנותי וכישוריה התקשורתיים כמלחינה של ימינו".

נויווירת ו-וונדר דחקו את גבולות אומנותם, והפכו אותה לכלי המשרת ערכים אוניברסליים ואידיאליים הומניסטיים.

פרס וולף במוזיקה מוענק לנויווירת "על שליטתה יוצאת הדופן, כשרונה האמנותי וכישוריה התקשורתיים כמלחינה של ימינו".

אולגה נויווירת נולדה בשנת 1968 בגראץ, אוסטריה ולמדה באקדמיה למוזיקה ואמנויות הבמה בווינה ובקונסרבטוריון למוסיקה בסן פרנסיסקו, וכן למדה ציור וקולנוע במכללה לאמנות בסן פרנסיסקו. במשך למעלה מ -30 שנה עבודותיה של אולגה נויווירת סללו דרך למגוון רחב של צורות וז'אנרים: אופרות, מחזות רדיו, מיצבי קול, יצירות אמנות, צילום ומוזיקה קולנועית. בעבודות רבות היא משלבת בין מוזיקה חיה, אלקטרוניקה ווידאו לחוויות אורקוליות. עבודתה, המאופיינת בשפה ייחודית, ובחקירת צורות מוזיקליות חדשות, זכתה לאהדה גדולה בקרב קהלים ומבקרים ברחבי העולם בעשורים האחרונים והיא ללא ספק העשרה משמעותית ברפרטואר המוסיקה העכשווית.

אולגה נויווירת, כלת פרס וולף למוזיקה לשנת 2021, היא אחת המלחינות השלמות ביותר של דורה ושל זמננו. בחיפוש מתמיד אחר הרפתקה וחדשנות היא מניבה שטף יצירתי בעל אינטנסיביות נדירה. יצירתה מעידה על קול ייחודי ומלא שליטה השומר על מהותו גם תחת לחצים חיצוניים. יצירות המוזיקה התיאטרליות שלה מרחיבות את אוצר המלים השיתופי של האופרה ובוחנות אינטראקציות נוספות בין הרכבים מסורתיים, מוזיקה אלקטרונית חיה, תמונות וארכיטקטורה תוך שימוש בטכנולוגיות אורקוליות מתקדמות החושפות עולם חדש של תמונות קוליות המערבבות חלקים מסורתיים ממקורות רבים ויוצרות מטמורפוזות המתאפיינות בשינויים, חילופי צורות והתייחסויות אסוציאטיביות. נויווירת בוחרת את הנושאים שלה ברגישות ורלוונטיות גבוהות. הם נעים מהתמקדות בקול האנושי לביטויים של הנפש, עוברים בפמיניזם וזהות מגדרית לשיקוף נוקב של רגעים היסטוריים. האמנות המבריקה והאמיצה של אולגה נויווירת משמשת אותה כפלטפורמה לחקר רעיונות פילוסופיים, חברתיים ופוליטיים בני זמננו ולהבאתם למודעותם של קהלים רבים על הבמות ובאולמות היוקרתיים בעולם.

סטיבי וונדר

זוכה פרס וולף במוזיקה 2021

ועדת השיפוט של פרס וולף במוזיקה 2021 החליטה כי פרס וולף במוזיקה יוענק במשותף לאמן הנודע סטיבי וונדר "על תרומתו העצומה למוזיקה ולחברה כמי שהעשיר את חייהם של דורות שלמים של אוהבי מוזיקה". ובקטגוריית המוזיקה הקלאסית למלחינה אולגה נויווירת "על שליטתה יוצאת הדופן, כשרונה האמנותי וכישוריה התקשורתיים כמלחינה של ימינו".

נויווירת ו-וונדר דחקו את גבולות אומנותם, והפכו אותה לכלי המשרת ערכים אוניברסליים ואידיאליים הומניסטיים.

פרס וולף במוזיקה לשנת 2021 מוענק לאמן הנודע סטיבי וונדר "על תרומתו העצומה למוזיקה ולחברה כמי שהעשיר את חייהם של דורות שלמים של אוהבי מוזיקה".

סטיבי וונדר, יליד מישיגן, 1950, זמר בעל שם עולמי, פזמונאי, נגן, מפיק תקליטים – ושגריר מצטיין לשלום. המוזיקה של סטיבי וונדר שואבת את השראתה מקצב ובלוז, ג'אז, סול ופאנק, אך הליבה שלה מושרשת עמוק בתרבות העשירה של הקהילה השחורה לאורך ההיסטוריה של ארצות הברית ושורשיה שבאפריקה. הטקסטים היפים והנשמתיים של סטיבי וונדר משקפים מגוון רחב של נושאים רלוונטיים, החל ממחשבות ורגשות אישיים עמוקים וכלה בסוגיות חברתיות ופוליטיות העוסקות באפליה, גזענות, עוני וביטוי תרבותי בחברה ככאלו, הם ממשיכים להיות רלוונטיים ביותר כיום, בעוד שתרומת המוזיקה של סטיבי וונדר עיצבה את המוזיקה הפופולרית ברחבי העולם מאז שנות השישים, עם עשרות תקליטים ושירים בלתי נשכחים רבים, מחויבותו המתמשכת לתמוך במאבקים חברתיים לטובת האנושות ופעילותו למען השלום.

סטיבי וונדר, חתן פרס וולף במוזיקה לשנת 2021, הוא אחד הכוכבים הזוהרים ביותר ברקיע המשובץ זמרים וכותבי שירים כבר כמעט 50 שנה. בארה"ב הוא זכה בכל אות הצטיינות והוקרה שאפשר להעלות על הדעת וככלל, נחשב לאייקון של סצנת המוזיקה האמריקנית. בשפתו המוזיקלית המבריקה והייחודית אשר הרחיבה את קונספט המלודיה, ההרמוניה והצליל של סוגה זאת, הוא חולל שינוי בעולם המוזיקה והשפיע על רבים מהמוזיקאים הגדולים שבאו בעקבותיו. וונדר משלב מלים ומוזיקה בכדי לבטא שמחה וכאב המושרשים עמוק בחיי תלאות, עצב ואי-צדק תוך שהוא מותח ביקורת על החברה האמריקאית הגזענית. מסרי האהבה, השלום ואהבת האדם שלו העניקו השראה לרבים. וונדר הותיר חותם ברור שלא יימחה כפעיל הומניטרי, נדבן ולוחם למען זכויות אדם ומינף את הצלחתו ופרסומו כדי להשפיע על חייהם של בני אדם ולהפוך את העולם למקום טוב יותר. תודה לך סטיבי.

לין א. מקוואט

זוכת פרס וולף ברפואה 2021

פרס וולף ברפואה 2021 מוענק לחוקרים: ג'ואן סטייץ, לין מקוואט ואדריאן קריינר, על תגליותיהם הבסיסיות בביולוגיה של ה-RNA אשר טומנות בחובן פוטנציאל לשיפור הרפואה המודרנית והמותאמת אישית. מדענים אלה הגיעו לתגליות פורצות דרך במנגנונים המווסתים את ה-RNA והדגימו כי ה-RNA אינו תבנית פסיבית בין DNA לחלבון אלא ממלא תפקיד דומיננטי בוויסות וגיוון הביטוי הגנטי.

לין א. מקוואט, פרופסור לביוכימיה וביולוגיה מולקולרית באוניברסיטת רוצ'סטר, אשר מחקריה מתמקדים במנגנונים התאיים של מחלות אנושיות, תקבל את פרס וולף לרפואה 2021 על גילוי מנגנון האחראי לפירוק RNA שליח (mRNA) נושא מוטציות.

שליח RNA (mRNA) לוקח הוראות גנטיות מ- DNA ומשתמש בהן ליצירת חלבונים המבצעים פונקציות תאיות מרובות. NMD הוא מנגנון בקרת איכות המסיר מולקולות mRNA פגומות שאם יישארו שלמות, יובילו לייצור חלבונים לא תקינים שעלולים להיות רעילים לתאים ולהניע מחלות. תאים משתמשים גם במסלול זה כדי להגיב טוב יותר לתנאי הסביבה המשתנים. עבודתה קידמה את הבנת הבסיס המולקולרי של מחלות אנושיות ומספקת מידע רב-ערך שמסייע לרופאים ליישם רפואה "מותאמת אישית".

פרס וולף ברפואה מוענק ללין מקוואט על גילויו של מנגנון ההורס RNA שליח מוטנטי בתאים (NMD) . מקוואט חקרה חולי ביתא-תלסמיה וגילתה כי המוטציה הגורמת למחלה מובילה לסיום בטרם עת של תרגום B-Globin mRNA. מקוואט ועמיתיה הדגימו את התלות של NMD במיקומו של קודון סיום מוקדם בתעתיק של ה-mRNA , מימצא אשר הוביל לגילוי קומפלקס חדש בביולוגיה. מקוואט גילתה גם שה-NMD פועל על תעתיקים רגילים (לא מוטנטים) ולפיכך ממלא תפקיד חשוב בוויסות המתמשך של הביטוי הגנטי.

אדריאן קריינר

זוכה פרס וולף ברפואה 2021

פרס וולף ברפואה 2021 מוענק לחוקרים: ג'ואן סטייץ, לין מקוואט ואדריאן קריינר, על תגליותיהם הבסיסיות בביולוגיה של ה-RNA אשר טומנות בחובן פוטנציאל לשיפור הרפואה המודרנית והמותאמת אישית. מדענים אלה הגיעו לתגליות פורצות דרך במנגנונים המווסתים את ה-RNA והדגימו כי ה-RNA אינו תבנית פסיבית בין DNA לחלבון אלא ממלא תפקיד דומיננטי בוויסות וגיוון הביטוי הגנטי.

אדריאן קריינר, פרופסור לביוכימיה וגנטיקה מולקולרית במעבדות קולד ספרינג הארבור, יקבל את פרס וולף 2021 לרפואה על תגליות מנגנוניות יסודיות לגבי שחבור RNA המהוות בסיס לטיפול חדשני במחלת ניוון שרירי השדרה (SMA).

מחקרו של קריינר מתמקד באופן שבו שחבור פועל, כיצד הוא משתנה במחלות גנטיות ובסרטן, וכיצד אנו יכולים לתקן פגמים בשחבור השגוי לטיפול במחלות אלה. קריינר וצוותו התמקדו במציאת דרך לטפל ב- SMA – מחלה עצבית-שרירית המהווה את הגורם הגנטי העיקרי למוות בקרב תינוקות.

פרס וולף ברפואה מוענק לאדריאן קריינר על תרומותיו המרכזיות אשר קידמו את הבנת המנגנונים המולקולריים והוויסות של שחבור ה-RNA. הוא זיהה ובודד את חלבון השחבור האנושי הראשון והדגים את תפקידיו בשחבור תמידי וחלופי. קריינר השתמש בידע זה כדי לחקור שני גנים – SMN1 ו-SMN2, הקשורים לניוון שרירי השדרה (מחלת ניוון שרירים). קריינר פיתח אסטרטגיה מתוחכמת להצלת החסר החלבוני הנגרם על ידי מוטציות ב-SMN1, על ידי הכוונת שחבור מתאים של הגן האחות- SMN2. הטיפול קיבל אישור מזורז לשימוש בבני אדם ושיפר באופן דרמטי את חייהם של אלפי ילדים שנולדו עם ניוון שרירים.

ג'ואן סטייץ

זוכת פרס וולף ברפואה 2021

 

פרופסור ג'ואן סטייץ

אוניברסיטת ייל

פרס וולף ברפואה 2021 מוענק לחוקרים: ג'ואן סטייץ, לין מקוואט ואדריאן קריינר, על תגליותיהם הבסיסיות בביולוגיה של ה-RNA אשר טומנות בחובן פוטנציאל לשיפור הרפואה המודרנית והמותאמת אישית. מדענים אלה הגיעו לתגליות פורצות דרך במנגנונים המווסתים את ה-RNA והדגימו כי ה-RNA אינו תבנית פסיבית בין DNA לחלבון אלא ממלא תפקיד דומיננטי בוויסות וגיוון הביטוי הגנטי.

ג'ואן סטייץ, פרופסור לביופיזיקה מולקולרית וביוכימיה באוניברסיטת ייל וחוקרת במכון הרפואי הווארד יוז תקבל את פרס וולף לרפואה 2021 על תגליותיה פורצות הדרך בתהליך עיבוד ותפקוד של RNA.

ה- DNA שלנו נושא את ההוראות לייצור כל החלבונים בתא. לאחר שהועתק הגן מ-DNA ל- RNA, הודעת ה- RNA עוברת "שחבור" – תהליך עריכה הכרוך בחיתוך והדבקה מדויקים. שטייץ חקרה אודות RNA מאז שנות השישים והייתה הראשונה שתיארה את אתרי תחילת התרגום של RNA פרוקריוטי בשנת 1969. שטייץ הוכיחה כי הריבוזומים משתמשים בזיווג בסיסים משלים כדי להתחיל בתרגום mRNA. היא הפנתה את תשומת לבה לתאים אוקריוטיים, והתמקדה מדוע תאים אוקריוטים מייצרים עודף של RNA בגרעין שאינו נמצא בציטופלסמה בצורה של mRNA. עוד גילתה שטייץ כי ה-RNA  הגרעיני נמצא בחלקיקי RNA קטנים החיוניים לתהליך השחבור  (SNRNPs). נוסף על גילויים אלו במחקר, סטייץ התפרסמה בהוראה ובהדרכה של מדענים צעירים והעמדת נשים מדעניות מובילות במחקר העולמי.  

פרס וולף ברפואה מוענק לג'ואן סטייץ על תרומתה הרבה ליסודות התחום של הביולוגיה של ה-RNA. במיוחד, היא גילתה את התפקידים הקריטיים של RNAs קטנים ולא מקודדים לחלבון בשחבור pre-mRNA ובהבשלת RNA  ריבוזומלי. היא שפכה אור על מנגנונים ביוכימיים המווסתים את יציבות ה-RNA בתאים אאוקריוטיים. תגליותיה החלוציות הניחו את היסודות לחלק ניכר מהמחקר שהתפתח לאחר מכן בשחבור RNA.

ג'ורג'יו פריזי

זוכה פרס וולף בפיזיקה 2021

פרופסור ג'ורג'יו פריזי

אוניברסיטת רומא- ספיאנצה

פרס וולף בפיזיקה לשנת 2021 מוענק לפרופסור ג'ורג'יו פריזי "על תגליותיו פורצות הדרך במערכות לא מסודרות, פיזיקה של חלקיקים ופיזיקה סטטיסטית."

ג'ורג'ו פריזי, פרופסור לפיזיקה תיאורטית באוניברסיטת רומא- ספיאנצה ‘‘La Sapienza’’ , אשר מחקריו מתמקדים בתורת שדות קוונטים, מכניקה סטטיסטית ומערכות מורכבות.

מגיל צעיר ,אביו של פריזי, עודד אותו לעסוק ולהתפתח בתחום ההנדסה. אך לפריזי אשר מילדות גילה עניין רב ויכולת חזקה במתמטיקה היות שאיפות אחרות. פריזי הוקסם מהתיאורים שקרא בספרי מדע פופולרי ומדע בדיוני ומן ההרפתקנות שבמחקר וראה בפיזיקה את התחום בו ניתן למלא את האתגר האינטלקטואלי שלו ברמה הגבוהה ביותר. את לימודיו בפיזיקה סיים פריזי בשנת 1970 בזמן קצר ביותר שניתן, בהנחייתו של פרופ' ניקולה קביבבו. הישגיו של פריזי משתרעים על תחומים רבים בפיזיקה המודרנית ואף בתחום המודלים הביולוגיים. פריזי הוא מחברם של ספרים ומאמרים רבים ורעיונות שפתחו תחומי מחקר חדשים ואלפי מדענים מדי שנה מסתמכים על מכלול הרעיונות שפריזי הציג במחקריו.

פרס וולף לפיזיקה מוענק לג'ורג'יו פריזי על היותו אחד מהפיזיקאים התיאורטיים היצירתיים והמשפיעים ביותר בעשורים האחרונים. לעבודתו נודעת השפעה רבה על מגוון ענפים של מדעי הפיזיקה, לרבות פיזיקה של חלקיקים, תופעות קריטיות, מערכות לא מסודרות וכן תיאוריית האופטימיזציה ופיזיקה מתמטית. ב-1977, יחד עם אלטרלי, פריזי גילה את משוואת ההתפתחות המאפשרת לחשב במדויק כיצד קוורקים ו-גלואונים מתפלגים בפרוטון ובגרעין (שניהם התגלו בנפרד על-ידי יו ל. דוקשיתצר). עבודתו של פריזי היוותה מרכיב חיוני בניתוח המבנה היסודי של החומר בקנה המידה הקטן ביותר של המרחק שניתן לביצוע באמצעות פיזור עתיר-אנרגיה של חלקיקים אלמנטריים. התוצאות שאליהן הגיע שימשו בהכנת ובניתוח של ניסויים שבוצעו ב-Large-Hardon Collider (LHC), חיפושי חומר אפל ומשמשות כיום בתכנון ניסויים ב-Future Circular Collider.

בשורה נוספת של עבודות ראשוניות שביצע בין 1979 ל-1984, פריזי הציג את הקונספט של "שבירת הסימטריה של ההעתק" (Replica Symmetry Breaking) ויישם אותו למודלים של זכוכית ספין (המודל של שרינגטון-קירקפטריק) שבו לא קיים שום פרמטר סדר פשוט. האינטואיציה המדהימה שלו הובילה את פריזי לגילוי האופי הלא-ארגודי  של שלב הפרוסטרציה  בזכוכית ספין  שבו מתקיימים במקביל הרבה מצבים טהורים שאינם קשורים זה לזה באמצעות סימטריה,  זאת במבנה אולטרה-מטרי  שהנו לא-טריוויאלי במובהק. ההצעה של פריזי לארגון מחדש של החומר גרמה לשינוי דרך החשיבה בפיזיקה סטטיסטית והובילה ליישומים רבים במערכות לא מסודרות אחרות כגון זכוכית מבנית, רשתות עצביות ותיאורית אופטימיזציה קומבינטורית.

העבודה החדשנית ביותר שעשה יחד עם סורלאס (Sourlas) בחקר מעברי פאזה קוונטיים פתחה את האפשרות לזיהוי של מימוש בפועל של סימטריה הקרויה סופר-סימטריה במערכות חומר מעובה.

מאיר להב

זוכה פרס וולף בכימיה 2021

פרופסור מאיר להב

מכון ויצמן למדע

פרס וולף בכימיה 2021 מוענק לפרופסורים לסלי לייזרוביץ ומאיר להב עבור עבודתם המשותפת בביסוס ההשפעות ההדדיות של המבנה התלת-ממדי של מולקולות על המבנים של גבישים אורגניים.

היווצרותם של גבישים היא אחת התופעות הבסיסיות ביותר בכימיה. למבנה של גבישים אורגניים חשיבות מיוחדת מכיוון שצורת הגביש (מורפולוגיה) משקפת את המבנה התלת ממדי (סטריאוכימיה) של המולקולות המרכיבות את הגביש. בשנת 1848 ערך לואי פסטר את הניסוי המפורסם, שבו הפריד פיזית בין שתי הצורות הגבישיות של מלח חומצה טרטרית, אשר נראות כתמונות מראה אחד של השני. מחקריו של פסטר, ובעקבותיהם עבודתו של חתן פרס נובל הראשון לכימיה, יעקובוס ואנ׳ט הוף, יצרו את הבסיס לסטריאוכימיה המודרנית. אבל פסטר, ואנ׳ט הוף, וגם אלפי כימאים מפורסמים אחרים, לא הצליחו לפצח את מסתורין הקשר שבין מורפולוגיית הגביש לבין הסטריאוכימיה של המולקולות שהתלכדו יחד בגביש הזה.

עברו כמעט 140 שנה עד אמצע שנות השמונים של המאה הקודמת, כאשר הפרופסורים להב ולייזרוביץ הצליחו לפתור את החידה ארוכת השנים. באמצעות סדרה של ניסויים דרמטיים הם הוכיחו לראשונה כי ניתן לקבוע את הסימטריה המרחבית של מולקולות על סמך מורפולוגיית הגביש שלהן. בכך הם ייסדו את מדע הסטריאוכימיה של גבישים אורגניים. הם הסבירו את יחסי הגומלין שבין מבנה המולקולה הבודדת לצורת הגביש המקרוסקופי וניסחו את הקשרים בין מבנה מולקולרי, מורפולוגיה גבישית, דינמיקת הצמיחה של גבישים, וכיראליות מולקולרית (התכונה המבנית של עצם כלשהו, שגורמת לו להיות שונה מתמונת המראה שלו, כמו ידיים אנושיות). ממצאיהם הניחו את הבסיס לידע הנוכחי שלנו לגבי התלכדות ספונטנית של מולקולות אורגניות, ובכך השלימו את הבנתנו בכימיה אורגנית של קשרים קוולנטיים, ובהתלכדות עצמית של מקרומולקולות.

יתר על כן, על בסיס הבנתם את הדינמיקה של צמיחת גבישים, הם הצליחו לתכנן ולעצב גבישים כיראליים תוך שליטה על קצב הצמיחה היחסי של פאות הגביש. הם עשו זאת על ידי שימוש בכמויות זעירות של תוספים כיראליים, אשר גרמו להאצה או לעיכוב קצב הצמיחה של הגביש בכוונים השונים. הם תכננו גבישים דו-ממדיים ותלת-ממדיים, הסבירו את דינמיקת הצמיחה שלהם, והוכיחו לראשונה כי ניתן לעצב גבישים היכולים להוביל לתוצרים שלא היו זמינים בשיטות קונבנציונליות. יתר על כן, הם הצליחו להסביר מגוון תופעות של התגבשות במערכות ביולוגיות, בהקשר של מחלות, כגון התגבשות כולסטרול בכלי הדם, ופיגמנט המלריה בתאי דם אדומים.

מכיוון שכל המערכות הביולוגיות מורכבות ממולקולות בעלות כיראליות אחת בלבד, השאלה המדעית הבסיסית לגבי מקור החיים על פני כדור הארץ, קשורה קשר הדוק למקור הכיראליות בטבע. להב ולייזרוביץ הציעו מסלולים אפשריים לשאלת מקור הכיראליות בטבע, בכך שהראו כי תגובות כימיות ספציפיות יכולות לגרום להגברה כיראלית וליצירת מרכיב אחד מתוך תערובת רצמית (תערובת של שתי הצורות הכיראליות ביחסים שווים). הם הדגימו כיצד פילמור בתוך גבישים דו-מימדיים, הנוצרים ממרכיבים רצמיים, יכול לגרום ליצירת אוליגופפטידים הומו-כיראליים. הניסויים האלגנטיים הללו, אשר מציגים את הקשר שבין התלכדות מולקולות קטנות בגבישים לבין יצירת ביופולימרים כיראליים, מציעים הסבר לאבולוציה הכימית, החל מתערובות פשוטות שקדמו להיווצרות החיים, ועד למכונות הכימיות המורכבות של החיים.

לסלי לייזרוביץ

זוכה פרס וולף בכימיה 2021

פרופסור לסלי לייזרוביץ

מכון וייצמן למדע

פרס וולף בכימיה 2021 מוענק לפרופסורים לסלי לייזרוביץ ומאיר להב עבור עבודתם המשותפת בביסוס ההשפעות ההדדיות של המבנה התלת-ממדי של מולקולות על המבנים של גבישים אורגניים.

היווצרותם של גבישים היא אחת התופעות הבסיסיות ביותר בכימיה. למבנה של גבישים אורגניים חשיבות מיוחדת מכיוון שצורת הגביש (מורפולוגיה) משקפת את המבנה התלת ממדי (סטריאוכימיה) של המולקולות המרכיבות את הגביש. בשנת 1848 ערך לואי פסטר את הניסוי המפורסם, שבו הפריד פיזית בין שתי הצורות הגבישיות של מלח חומצה טרטרית, אשר נראות כתמונות מראה אחד של השני. מחקריו של פסטר, ובעקבותיהם עבודתו של חתן פרס נובל הראשון לכימיה, יעקובוס ואנ׳ט הוף, יצרו את הבסיס לסטריאוכימיה המודרנית. אבל פסטר, ואנ׳ט הוף, וגם אלפי כימאים מפורסמים אחרים, לא הצליחו לפצח את מסתורין הקשר שבין מורפולוגיית הגביש לבין הסטריאוכימיה של המולקולות שהתלכדו יחד בגביש הזה.

עברו כמעט 140 שנה עד אמצע שנות השמונים של המאה הקודמת, כאשר הפרופסורים להב ולייזרוביץ הצליחו לפתור את החידה ארוכת השנים. באמצעות סדרה של ניסויים דרמטיים הם הוכיחו לראשונה כי ניתן לקבוע את הסימטריה המרחבית של מולקולות על סמך מורפולוגיית הגביש שלהן. בכך הם ייסדו את מדע הסטריאוכימיה של גבישים אורגניים. הם הסבירו את יחסי הגומלין שבין מבנה המולקולה הבודדת לצורת הגביש המקרוסקופי וניסחו את הקשרים בין מבנה מולקולרי, מורפולוגיה גבישית, דינמיקת הצמיחה של גבישים, וכיראליות מולקולרית (התכונה המבנית של עצם כלשהו, שגורמת לו להיות שונה מתמונת המראה שלו, כמו ידיים אנושיות). ממצאיהם הניחו את הבסיס לידע הנוכחי שלנו לגבי התלכדות ספונטנית של מולקולות אורגניות, ובכך השלימו את הבנתנו בכימיה אורגנית של קשרים קוולנטיים, ובהתלכדות עצמית של מקרומולקולות.

יתר על כן, על בסיס הבנתם את הדינמיקה של צמיחת גבישים, הם הצליחו לתכנן ולעצב גבישים כיראליים תוך שליטה על קצב הצמיחה היחסי של פאות הגביש. הם עשו זאת על ידי שימוש בכמויות זעירות של תוספים כיראליים, אשר גרמו להאצה או לעיכוב קצב הצמיחה של הגביש בכוונים השונים. הם תכננו גבישים דו-ממדיים ותלת-ממדיים, הסבירו את דינמיקת הצמיחה שלהם, והוכיחו לראשונה כי ניתן לעצב גבישים היכולים להוביל לתוצרים שלא היו זמינים בשיטות קונבנציונליות. יתר על כן, הם הצליחו להסביר מגוון תופעות של התגבשות במערכות ביולוגיות, בהקשר של מחלות, כגון התגבשות כולסטרול בכלי הדם, ופיגמנט המלריה בתאי דם אדומים.

מכיוון שכל המערכות הביולוגיות מורכבות ממולקולות בעלות כיראליות אחת בלבד, השאלה המדעית הבסיסית לגבי מקור החיים על פני כדור הארץ, קשורה קשר הדוק למקור הכיראליות בטבע. להב ולייזרוביץ הציעו מסלולים אפשריים לשאלת מקור הכיראליות בטבע, בכך שהראו כי תגובות כימיות ספציפיות יכולות לגרום להגברה כיראלית וליצירת מרכיב אחד מתוך תערובת רצמית (תערובת של שתי הצורות הכיראליות ביחסים שווים). הם הדגימו כיצד פילמור בתוך גבישים דו-מימדיים, הנוצרים ממרכיבים רצמיים, יכול לגרום ליצירת אוליגופפטידים הומו-כיראליים. הניסויים האלגנטיים הללו, אשר מציגים את הקשר שבין התלכדות מולקולות קטנות בגבישים לבין יצירת ביופולימרים כיראליים, מציעים הסבר לאבולוציה הכימית, החל מתערובות פשוטות שקדמו להיווצרות החיים, ועד למכונות הכימיות המורכבות של החיים.

קרוליין דין

זוכת פרס וולף לחקלאות 2020

פרס וולף בחקלאות מוענק לפרופסור

 

פרופסור קרוליין דין, (Caroline Dean)

ממכון John Innes Centre ,אנגליה

 

"על תגליותיה החלוציות בבקרת זמן הפריחה והבסיס האפי-גנטי לקיוט (ורנליזציה)."

 

ככל שהחורף מפנה את מקומו לאביב, צמחים רבים מלבלבים במלוא תפארתם במטרה למשוך מאביקים. כמו בעבודת שעון, מינים אלה מתעכבים בפריחתם, עד תחילת האביב, כאשר התנאים מיטביים להפריה והתפתחות זרעים. חוקרים ידעו זה מכבר כי צמחים מעכבים את הפריחה עד שחוו תקופה של קור ממושך, תהליך המכונה וורנליזציה. במשך עשרות שנים, מגדלי הצמחים ניצלו את התלות בקור כדי לפתח זנים של דגנים וירקות ולהרחיב את טווח יבוליהם בכדי להבטיח אספקה לאורך כל השנה. עם זאת, הבסיס המולקולרי של הוורנליזציה רק מתחיל להתגלות. עבודתה של פרופ' דין המתרכזת בהבנת מנגנוני זיכרון וחישת טמפרטורה בצמחים, בעלת השפעה לא רק על החקלאות, אלא גם על הביולוגיה כולה.

 

קרוליין דין (ילידת 1957) גדלה בצפון אנגליה. לאחר שרכשה תואר ראשון ושני בביולוגיה באוניברסיטת יורק, עברה לקליפורניה לחקור בתחום הביולוגיה מולקולרית. בשנת 1988 החלה לעבוד במרכז ג'ון אינס, שם עיקר עיסוקה בחקר הבסיס המולקולרי של תהליך הורנליזציה.

 

מחקרה של דין הוביל לכמה פריצות דרך משמעותיות שהשפיעו ישירות על הבנתנו את התהליכים הביולוגיים היסודיים שהינם בעלי חשיבות קריטית לחברה, כלומר המנגנון המולקולרי המבקר את תזמון הפריחה של צמחים עילאיים. מחקרה התמקד בשתי שאלות מרכזיות בביולוגיה של הצמח: מדוע צמחים מסוימים חייבים לעבור חורף לפני שיוכלו לפרוח וכיצד הם זוכרים שנחשפו לטמפרטורות קרות שבועות או חודשים קודם  לכן? לא מדובר בסוגיות אקדמיות בלבד משום שהטיפוח של זני דגנים שונים, בהם נדרשת או לא נדרשת חשיפה לתקופת קור , הוא אחד מאבני הפינה של הגדלת התנובה של גידולים חקלאיים באזורים עם אקלים ממוזג. דין ותלמידיה שיבטו כמה מהגנים החשובים ביותר השולטים בזמן הפריחה של תודרנית לבנה (Arabidopsis thaliana) בתגובה לוורנליזציה, התהליך שבו צמחים "זוכרים" שנחשפו בעבר לטמפרטורה נמוכה כדי לתזמן  את הפריחה בעונה הנכונה.

 

בניסיון להבין את מנגנוני הפעולה של הוורנליזציה, דין ועמיתיה אפיינו מערכת אפי-גנטית המבקרת את התהליך. מערכת זו כוללת עיבוד RNA באמצעות מסלול השתקה של מולקולות RNA קטנות ודה-מתילציה של היסטונים. יחד עם שותפיה למחקר, הם המשיכו ופיתחו מודל מולקולרי כמותי המסביר כיצד צמחים "זוכרים" את החורף. מחקרה החלוצי מתאר את האופן שבו צמחים מצליחים לסנן את האותות שמופעלים על ידי טמפרטורות נמוכות מתוך תנאי סביבה בהם מנעד הטמפרטורות רחב וכיצד הצמח זוכר זאת בהמשך התפתחותו. דין תרגמה את המחקר הבסיסי שלה על התודרנית הלבנה  לביולוגיה של גידולים חקלאיים, ובמיוחד לטיפוח של זנים ממשפחת הכרוביים, תוך שימוש באללים, שאופיינו במהלך המחקר הבסיסי יותר, המבקרים את מועד הפריחה.  עבודתה של דין מספקת פרדיגמה מולקולרית לוויסות אפי-גנטי הנשלט על ידי הסביבה עם השלכות עצומות לטיפוח גידולים בתנאי סביבה משתנים או תנאי גידול תת אופטימליים המאפיינים מצב של שינויי אקלים.

 

קרוליין הינה תומכת נלהבת למען קידום נשים במדע ומשמשת מודל לחיקוי. לא ניתן להפריז בחשיבות עבודותיה של דין והשלכותיהן על החקלאות ואלו רק מתעצמות לנוכח השינויים  שחלים בתנאי האקלים.

 

 

אלן מקדונלד

זוכה פרס וולף לפיזיקה 2020

פרס וולף  בפיזיקה מוענק במשותף לשלושה חוקרים: פבלו ג'רילו-הררו, אלן ה. מקדונלד ו רפי ביסטריצר.

 

פרופ' אלן ה. מקדונלד (Allan H. MacDonald)

מאוניברסיטת טקסס באוסטין, ארה"ב 

 

"על עבודתם החלוצית בתיאוריה וניסוי של גרפן דו-שכבתי מסובב"

 

בשנת 2004 בודדה לראשונה שכבה דו-ממדית בעובי של אטום אחד של פחמן הקרויה "גרפן". מאז הולך וגובר העניין בשכבות כאלה ובחומרים דו-ממדיים והגרפן מהווה בסיס לדור חדש לחלוטין של חומרים וטכנולוגיות. התקווה היא שיישומים המבוססים על גרפן ייטיבו עם הסביבה ויוזילו עלויות. בתעשיית האלקטרוניקה והמחשבים נדרשים חומרים שניתן לשלוט בהולכה שלהם. מחקרים פורצי הדרך של החוקרים ג'רילו הררו, מקדונלד וביסטריצר, הראו כי ניתן לשלוט בתכונות ההולכה של צמתי גרפן באמצעות הזוית המרחבית שבין שכבות הגרפן וכי בזוויות מסויימות קיימת התנהגות פיזיקלית מפתיעה של האלקטרונים.

 

בשנת 2011 חקרה קבוצתו של אלן מקדונלד, פיזיקאי תיאורטי מאוניברסיטת טקסס, התנהגות מעניינת של לוחות גרפן דו-שכבתי מסובב המונחים זה מעל זה, כלומר במצב בו קיימת זוית מסוימת, קטנה, בין הלוחות. לפי חישוביהם של מקדונלד וביסטריצר (שעבד כפוסט-דוקטורנט עם מקדונלד באותה עת). מהירות המנהור של אלקטרונים בין השכבות תלויה בזווית הסיבוב בניהם ונעלמת לגמרי ב"זוית קסם" של 1.1 מעלות. התקווה הייתה שהדבר יוביל ליצירת על-מוליך חדש, כלומר חומר שמאפשר מעבר זרם חשמלי ללא התנגדות כלל וללא איבודי אנרגיה.

 

המאמר המקורי של מקדונלד וביסטריצר שתיאר את תגליתם לא זכה לתגובה אוהדת בעולם המדעי ואף נשכח במשך מספר שנים.  באותה תקופה עבד פרופ' גרילו-הררי על גרפן דו-שכבתי מסובב במעבדתו במכון הטכנולוגי של מסצ'וסט. הוא השתכנע שיש ממש ברעיונות של מקדונלד וביסטריצר וקבוצת המחקר שלו השקיעה מאמץ רב ביצירת ובמדידת גרפן דו שכבתי מפותל בזויות שונות.

 

הנסיונות נשאו פרי כאשר נמצא כי הנחת השכבות בזוית של  1.1 מעלות האחת יחסית לשניה, זוית המכונה "זוית הקסם", גורמת לתכונות חשמליות יוצאות דופן, בדיוק כפי שהציעו מקדונלד וביסטריצר. במצב זה, בטמפרטורות נמוכות דיין, עוברים האלקטרונים משכבה לשכבה ביעילות גבוהה ויוצרים שריג בעל תכונות יוצאות דופן.

 

ממצאים אלו פורסמו במאמר 2018, אשר היווה מהפיכה של ממש בתחום הפיזיקה, וגרם לשטף של עבודות נוספות בתחום הגרפן הדו-שכבתי.

 

התגלית החדשה מאפשרת לבנות על-מוליך מגרפן דו שכבתי אשר תנועת האלקטרונים בו נשלטת לחלוטין על ידי מתח חשמלי חיצוני. ההתנהגות חשמלית כזו מזכירה את ההתנהגות של משפחת חומרים מוליכי-על מבוססי נחושת שנקראת קופרטים. הקופרטים מראים הולכת חשמל ללא התנגדות בטמפרטורות גבוהות במיוחד יחסית למוליכי-על אחרים. כתוצאה מכך הקופרטים הפכו למקור תקווה גדול להגשמת החלום של הולכת חשמל ללא איבוד אנרגיה בטמפרטורות קרובות לטמפרטורת החדר. אם תוגשם המטרה, זו תהיה מהפכת אנרגיה אדירה. אלא שאחד המכשולים שמונעים מהפכה שכזו הוא שאין בידנו כיום תיאוריה שמסבירה את ההתנהגות של מוליכי-על בטמפרטורות גבוהות, ובהיעדר בסיס תיאורטי מוצק קשה לפתח חומרים חדשים וטובים יותר. זו אחת הסיבות להתרגשות הרבה סביב תגלית הגרפן הדו-שכבתי וזווית הקסם שבין השכבות, תגלית המאפשרת להבין טוב יותר את המתרחש ברמה המיקרוסקופית בעת המעבר ממצב של מוליך למצב של על מוליך.

 

אלן מקדונלד (יליד 1951, קנדה) קיבל את התואר הראשון מאוניברסיטת סנט פרנסיס קסאבייר, אנטיגוניש, נובה סקוטיה, קנדה בשנת ב-1973 ואת התואר השני (1974) והדוקטורט בפיזיקה (1978) מאוניברסיטת טורונטו. מקדונלד היה חבר בצוות המחקר של מועצת המחקר הלאומית של קנדה בשנים 1978 עד 1987, ולימד באוניברסיטת אינדיאנה (1987-2000) ובאוניברסיטת טקסס באוסטין (משנת 2000 ועד היום) שם הוא מכהן כיום כראש מרכז סיד וו. ריצ'רדסון לפיזיקה. בעבודותיו תרם רבות למחקר על אפקט הול הקוונטים, תיאוריית מבנה הפסים האלקטרוניים, מגנטיות ומוליכות-על