הפרס הבינלאומי היוקרתי יוענק לשני חוקרים ישראלים על תגליות פורצות דרך במבנה הגבישים, וכן לשלושה חוקרים על תגליות הקשורות במבנה ה-RNA. הפרס במוזיקה יוענק ליוצר האמריקאי סטיבי וונדר
פרס וולף, פרס בינלאומי המוענק בכל שנה במדעים ובאמנות, הוא הפרס היוקרתי ביותר המוענק בישראל. השנה יוענק הפרס ברפואה, בכימיה, בפיזיקה ובאמנות. הזוכים בפרס הוכרזו בטקס מקוון בבית הנשיא בירושלים. הפרסים עצמם, בסך 100 אלף דולר בכל תחום, יוענקו השנה לזוכים באופן פרטי, שכן הטקס השנתי שמתקיים בדרך כלל במשכן הכנסת בוטל הפעם עקב מגפת הקורונה.
כימיה: סודותיהם של הגבישים
הפרס בכימיה יתחלק בין שני חוקרים ישראלים, מאיר להב ולסלי לייזרוביץ' ממכון ויצמן למדע, שזכו יחד בפרס ישראל לפני חמש שנים. הם יקבלו את הפרס על עבודותיהם בתחום חקר הגבישים והתובנות שלהם בדבר הסימטריה של מבני הגבישים.
להב ולייזרוביץ' נפגשו בשנות ה-60 כדוקטורנטים במעבדתו של גרהרד שמידט, מחלוצי הקריסטלוגרפיה בארץ – חקר המבנה של מולקולות באמצעות פענוח מבנה הגבישים שהן יוצרות. להב, שנולד ב-1936 בבולגריה, עלה ארצה עם משפחתו בגיל 12 והשלים תואר ראשון ושני באוניברסיטה העברית. לייזרוביץ' נולד בדרום אפריקה ב-1934, למד הנדסה באוניברסיטת קייפטאון המשיך לתואר שני בקריסטלוגרפיה ולאחר מכן עלה ארצה להצטרף למעבדתו של שמידט.
אחרי השתלמויות בחו"ל חזרנו שניהם כחוקרים למכון ויצמן למדע ושיתפו פעולה במחקרם. להב התמחה בכימיה של הגבישים ולייזרוביץ' בקריסטלוגרפיה. "זו הייתה גדולת החזון של שמידט, שהקים מחלקה מולטידיסציפלינרית, ושילב בה חוקרים מתחומים שונים של הכימיה והביולוגיה", אמר להב לאתר מכון דוידסון בעקבות הזכייה.
אחת השאלות שהם ניסו לפתור בעבודתם המשותפת נוגעת לתכונה של מולקולות הנקראת כִירַאלִיוּת. מולקולות כיראליוֹת זהות זו לזו בהרכבן הכימי, אך הסידור המרחבי שלהן הפוך, בדומה לכפות הידיים שלנו: יד ימין ויד שמאל זהות (לרוב) אך אינן חופפות. כבר באמצע המאה ה-19 גילה לואי פסטר את התופעה הזאת בגבישים שבהם התבונן במיקרוסקופ. במשך יותר ממאה שנה ניסו חוקרים לפענח את הקשר בין הכיראליות של המולקולות לבין המאפיינים המבניים של הגבישים שהן יוצרות, אך ללא הועיל.
להב ולייזרוביץ' הצליחו לפתור את החידה אחרי שפיתחו בשנות ה-80 שיטות חדישות לגידול גבישים, שאפשרו להם לשלוט במבנה הגביש ובצורתו. "זה אִפשר לנו לקבוע את הקונפיגורציה של המולקולות המרכיבות את הגביש", הסביר להב.
לשונות הזאת בין מולקולות "ימניות" ו"שמאליות" יש גם משמעות ביולוגית רבה. למשל מולקולת לִימוֹנֵן "ימנית" נותנת את הריח האופייני של תפוזים, ואילו תמונת הראי שלה נתפסת אצלנו דווקא כריח אורנים. המשמעות של הבדל כזה עלולה להיות מסוכנת מאוד: בשנות ה-60 התברר כי הצורה השמאלית של התרופה תַלִידוֹמִיד, ששווקה בין השאר לשיכוך בחילות של נשים הרות, גרמה מומים קשים לעוברים שלהן.
לימונן ימני נותן ריח תפוז, לימונן שמאלי - ריח אורן | מקור: ויקיפדיה
להב ולייזרוביץ' הסבירו את יחסי הגומלין שבין מבנה המולקולה לצורת הגביש שהיא מרכיבה וניסחו את הקשרים בין מבנה מולקולרי, מורפולוגיה גבישית, דינמיקת הצמיחה של גבישים והכיראליות שלהם. בהמשך הם חקרו את היווצרותם של גבישים מעורבים, המכילים תערובת של מולקולות מסוגים שונים, גילו כיצד לקבוע את המבנה שלהם ואף לתכנן גבישים כאלה. "הראינו שיש דרך ליצור חומרים חדשים בעלי סימטריה נמוכה ועם תכונות חדשות לגמרי", מסביר להב. בעבודות נוספות הם פיתחו בין השאר שיטות להפרדה בין חומרים על פי הכיווניות שלהם. לייזרוביץ, בשיתוף פעולה עם המדען הדני יאנס נילסן (Nielsen) פתח שיטה לקביעת צברים זעירים הנוצרים בממשק בין אוויר למים, שתרמו להבנה של תהליכי התגבשות מוקדמים.
"לפיתוחים שלנו יש מגוון רחב של יישומים בתחומים רבים", אמר להב, "למשל בתעשיית התרופות, שם צריך להפריד בין מולקולות מסוגים שונים, או ברפואה במחקר היווצרותם של גבישי הכולסטרול או פיגמנטים של טפיל המלריה".
"פרס וולף הוא פרס בינלאומי יוקרתי מאוד, שמדענים רבים בעולם נושאים אליו עיניים, וזה בהחלט מרגש מאוד לקבל אותו". סיכמו להב ולייזרוביץ'.
פתרון תעלומה בת 140 שנה, עם יישומים רבים ברפואה ובמחקר. לייזרוביץ' (מימין) ולהב | צילומים: קרן וולף
רפואה: אור חדש על RNA
פרס וולף ברפואה יתחלק השנה בין שתי חוקרות וחוקר אחד, שלושתם מארצות הברית, על תגליות הקשורות למולקולת ה-RNA.
אחד מתפקידיו החשובים של ה-RNA הוא לשמש "עותק עבודה" של ה-DNA, השמור היטב בגרעין התא. כשהתא צריך לייצר חלבון מסוים, עותק ה-RNA, המכונה "RNA שליח" (mRNA) הוא זה שיוצא מהגרעין ונקשר לריבוזום, שמרכיב על פי המידע הגנטי את החלבון המבוקש.
ג'ואן סטייץ (Steitz) נולדה ב-1941 במינסוטה. לאחר שסיימה תואר ראשון בכימיה התקבלה ללימודי רפואה באוניברסיטת הרווארד. בעקבות עבודת קיץ במעבדה החליטה לשנות כיוון ופנתה לדוקטורט בביולוגיה מולקולרית, אצל ג'יימס ווטסון, ממפענחי מבנה ה-DNA.
במהלך הפוסט-דוקטורט בבריטניה, ולאחר מכן כחוקרת באוניבסיטת ייל, חקרה סטייץ את המבנה והתפקוד של RNA בתא החי. בין השאר היא גילתה את האופן שבו ה-RNA השליח נקשר לריבוזום, ואת תהליכי החיתוך וההדבקה מחדש שעובר ה-RNA השליח לפני ייצור החלבון. מחקריה עוסקים גם בשיטות שבהן נגיפים משתמשים במקטעי RNA שאינו מקודד לחלבון כדי להשפיע על התאים המאכסנים שלהם ולרתום את פעילותם לצרכי הנגיף.
סטייץ היא אלמנתו של הביוכימאי תומס סטייץ, חתן פרס נובל בכימיה לשנת 2009, שחלק את הפרס עם עדה יונת ועם ונטקרמן רמקרינשן (Ramakrishnan) על פענוח המבנה של הריבוזום.
לין מקוואט (Maquat) מאוניברסיטת רוצ'סטר נולדה בארצות הברית ב-1952 והשלימה את לימודי הדוקטורט בביוכימיה באוניברסיטת ויסקונסין. הפרס ניתן לה על גילוי מנגנון NMD (קיצור של Nonsense-mediated mRNA Decay), המשמש ל"בקרת איכות" של ייצור חלבונים. היא הראתה שהמנגנון הזה סורק מולקולות RNA שליח לאחר העתקתן מה-DNA, ומשמיד את העותקים הפגומים כדי למנוע מהם לייצר חלבון לא תקין. למנגנון הבקרה הזה חשיבות רבה בהתפתחות מחלות מסוימות ובמניעת מחלות, והבנתו תרמה לקידום תחום הרפואה המותאמת אישית.
אדריאן קריינר (Krainer) נולד ב-1958 באורוגוואי להורים יהודים ניצולי שואה ממזרח אירופה. בזכות הצטיינותו בלימודים הוא קיבל מלגה ללימודי תואר ראשון באוניברסיטת קולומביה בניו יורק, והמשיך לדוקטורט בביוכימיה בהרווארד. לאחר מכן מונה לחוקר במעבדת קולד ספרינג הרבור בניו יורק, שם הוא עובד גם כיום. הוא יקבל את הפרס על מחקרים העוסקים בתהליך השחבור (Splicing) של RNA – החיתוך וההרכבה מחדש שלו לפני ייצור החלבון.
קריינר בודד את האנזימים האחראים לשחבור RNA בתאי אדם ופענח את מנגנון הפעילות שלהם. הוא גם גילה איך פגם בתהליך השחבור בתאי אדם אחראי למחלת ניוון השרירים SMA, ופיתח טיפול שמנחה את תהליך השחבור ומשפר את איכות חייהם של חולים רבים במחלה.
מולקולה מרכזית בתהליכי החיים, וגם במחלות רבות. מימין: סטייץ, מקוואט וקריינר | צילומים: קרן וולף
פיזיקה: מקווארקים עד תאי עצב
הפרס בתחום הפיזיקה יוענק השנה לפיזיקאי התיאורטיקן האיטלקי ג'ורג'יו פריזי (Parisi), על פריצות דרך שהשיג בתחומים רבים בפיזיקה. פריזי נולד ברומא ב-1948, ועשה את דרכו האקדמית באוניברסיטה של העיר, שם סיים דוקטורט בפיזיקה תיאורטית כבר בגיל 22. במשך כעשור עבד כחוקר במעבדת החלקיקים האיטלקית, ובגיל 31 מונה לפרופסור באוניברסיטת רומא.
ב-1977 פיתח עם עמיתו גידוֹ אלטרלי (Altarelli) את משוואות ההתפתחות המאפשרות לחשב במדויק את התפלגות הקווארקים והגלואונים, המרכיבים את הפרוטונים בגרעין האטום. המשוואות האלה, המכונות משוואות אלטרלי-פריזי או משוואות DGLAP, סללו את הדרך להבנה טובה יותר של מבנה החומר באמצעות ניסויים במאיצי חלקיקים. הן משמשות כיום גם בניסויים מתקדמים במאיצים חדישים, ובמאמצים לגלות את החומר האפל.
בסדרה של מאמרים פורצי דרך בתחום אחר, שינה פריזי את התפיסות המקובלות לגבי המבנה של מערכות חסרות-סדר. הוא השתמש במודל של זכוכית ספין (Spin glass), חומר שהמבנה האטומי שלו אינו סדיר, דבר שמשפיע על תכונותיו. הפתרון שלו למשוואות המתארות את התנהגות החומר הזה באמצעות מנגנון של שבירת סימטריה, סייע להבין הרבה יותר טוב את מבנה החומר הזה וחומרים דומים, ואף השפיע רבות על ההבנה של מערכות חסרות סדר אחרות - החל במבנים מולקולריים וכלה במבנה של רשתות עצביות.
ב-1986 פרסם פריזי עם ייִ צ'נג ז'אנג (Zhang) ומהרן קרדר (Kardar) את משוואת KPZ, העוסקת בפיזיקה סטטיסטית ומאפשרת לחקור מגוון רחב של תופעות, כגון דרך ההיווצרות של גבישים על גבי משטחים.
תרומתו של פריזי לפיזיקה התיאורטית נוגעת בתחומים רבים נוספים, ובהם מעברי פאזות, פיזיקה מתמטית, תורת המיתרים, מכניקה סטטיסטית ועוד. עבודותיו נוגעות גם למגוון רחב של יישומים מחקריים – מבניית מחשבים, דרך התנהגות מערכת החיסון ועד המבנה הארגוני של להקות ציפורים נודדות. הוא כתב יותר מ-500 מאמרי מחקר וכמה ספרים שהציגו את עיקרי עבודתו. בנימוקי ועדת הפרס נאמר כי פרס וולף מוענק לו "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".
אחד הפיזיקאים התיאורטיים המשפיעים ביותר בעשורים האחרונים. ג'ורג'יו פריזי | צילום: קרן וולף
מוזיקה: מפופ עד אופרה
הפרס במוזיקה השנה מתחלק בין המוזיקאי האמריקאי המפורסם סטיבי וונדר (Wonder) למלחינה האוסטרית אולגה נויווירת (Neuwirth).
סטיבן הרדווי ג'דקינס, שאימץ לימים את שם הבמה וונדר, נולד ב-1950 במישיגן. הוא נולד פג, והעשרת חמצן שקיבל באינקובטור פגעה ברשתיות עיניו והובילה להתעוורותו כתינוק. כבר בגיל צעיר הוא החל לשיר בכנסייה ולנגן בפסנתר, במפוחית ובתופים. בגיל 11 כבר החל להקליט שירים ולהוציא אלבומים. בשנות ה-70 הפך לכוכב פופ בינלאומי. הוא הקליט יותר מעשרים אלבומי אולפן, לצד אלבומי הופעות, אוספים ומוזיקה לסרטים. ועדת הפרס ציינה כי "בשפתו המוזיקלית המבריקה והייחודית, אשר הרחיבה את קונספט המלודיה, ההרמוניה והצליל של הסוגה הזאת, הוא חולל שינוי בעולם המוזיקה והשפיע על רבים מהמוזיקאים הגדולים שבאו בעקבותיו. וונדר משלב מילים ומוזיקה כדי לבטא שמחה וכאב המושרשים עמוק בחיי תלאות, עצב ואי-צדק תוך שהוא מותח ביקורת על החברה האמריקאית הגזענית".
הוועדה ציינה עוד את פעילותו ההומניטרית הרבה של וונדר, וכתבה כי הוא "הותיר חותם ברור שלא יימחה כפעיל הומניטרי, נדבן ולוחם למען זכויות אדם, ומינף את הצלחתו ואת פרסומו כדי להשפיע על חייהם של בני אדם ולהפוך את העולם למקום טוב יותר".
מגוון רחב של סגנונות יצירה. סטיבי וונדר ואולגה נויווירת | צילומים: קרן וולף
פרס וולף: הפרס שמנבא נובל
ריקרדו וולף נולד ב-1887 בהנובר שבגרמניה, ולפני מלחמה העולם הראשונה השתקע בקובה. הוא פיתח עם אחיו זיגפריד שיטה יעילה למיחזור הברזל מהפסולת של בתי יציקה. מפעלים רבים בעולם עשו שימוש בהמצאה, והיא הפכה את וולף לאדם אמיד מאוד. אף שהתעשר בזכות הקפיטליזם, וולף היה סוציאליסט נלהב ותרם רבות לשלטונו של פידל קסטרו בקובה. ב-1960 מינה אותו קסטרו לציר קובה בישראל (נציגות בדרג נמוך משגריר). וולף החזיק בתפקיד עד שקובה ניתקה את קשריה הדיפלומטיים עם ישראל בעקבות מלחמת יום הכיפורים ב-1973, אבל נשאר בישראל עד מותו ב-1981.
בשנת 1975 ייסד וולף את קרן הפרסים הנושאת את שמו ומעניקה פרסים למדענים ואמנים מרחבי העולם. הקרן מעניקה גם פרסים למדענים צעירים, וכן מלגות ומענקי מחקר, אך היא מוכרת בראש ובראשונה בזכות "פרס וולף", היוקרתי מאוד בתחומי המדעים והאמנויות. הפרס מוענק בתחומי הפיזיקה, הכימיה, הרפואה, המתמטיקה והחקלאות, ובכמה תחומי אמנות, ברוטציה קבועה. פרס וולף נחשב גם ל"מנבא פרסי נובל" – כרבע מהזוכים בפרס בתחומי הפיזיקה, הכימיה והרפואה זכו לאחר מכן גם בפרס נובל.
