הפרס ברפואה יוענק לשתיים מחלוצות טכנולוגיית קריספר, הפרס בפיזיקה על פריצת דרך בשימוש בגרפן כחומר מוליך והפרס בחקלאות לחוקרת שגילתה כיצד צמחים יודעים מתי לפרוח
הכתבה הוקלטה בידי הספריה המרכזית לעיוורים ולבעלי לקויות ראייה
לרשימת כל הכתבות הקוליות באתר
פרס וולף, פרס בינלאומי המוענק בכל שנה בחמישה תחומים במדעים ובאמנות, הוא הפרס היוקרתי ביותר המוענק בישראל. השנה יוענק הפרס ברפואה, בפיזיקה, במתמטיקה, בחקלאות, ובאמנות - ומתוך תשעת חתני הפרס, ארבע הן כלות. הזוכים הוכרזו היום (שני), והפרסים עצמם, בסך 100 אלף דולר בכל תחום, יוענקו בטקס בכנסת בחודש יוני.
רפואה: לערוך את הגנים
הפרס ברפואה יחולק בין שתיים מהחוקרות העומדות מאחורי אחת מפריצות הדרך החשובות ביותר של העשור האחרון במדע, מערכת קריספר/Cas9 (או CRISPR/Cas9), המאפשרת עריכה יעילה של גנים ברפואה, חקלאות, תעשיות ביוכימיות ומחקר מדעי.
בראשיתה של ההנדסה הגנטית, במחצית השנייה של המאה ה-20, עמד לרשות החוקרים מגוון מצומצם מאוד של כלים לעריכת גנים, בעיקר אנזימים של חיידקים שיודעים לחתוך מולקולת DNA במיקום מסוים.
בסוף המאה התגלו בגנום של חיידקים רבים רצפים גנטיים קצרים החוזרים על עצמם פעמים רבות, והם קיבלו את השם קריספר (ראשי תיבות של Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats). בהמשך התברר כי הרצפים הם חלק ממערך הגנה של חיידקים נגד נגיפים (וירוסים) התוקפים אותם: כשהחיידק מזהה DNA נגיפי, הוא יוצר עותק שלו במולקולת RNA. ה-RNA הזה מועבר לחלבון של החיידק בשם Cas9, שיודע לחתוך DNA. לאחר מכן ה-RNA נצמד ל-DNA המתאים, כלומר זה של הנגיף, והחלבון פשוט חותך את ה-DNA הזה ומשמיד את הנגיף הפולש.
בתחילת העשור שעבר הראו חוקרים שאפשר להעביר את מערכת קריספר בין חיידקים ממינים שונים, וכן לגרום לה לחתוך רצף DNA מסוים אם מספקים לה RNA תואם. זמן קצר לאחר הגילוי הזה, עשו ג'ניפר דואודנה (Doudna) מאוניברסיטת ברקלי בקליפורניה ועמנואל שרפנטייה (Charpantier) שעבדה אז באוניברסיטת אוּמֵאָה בשוודיה, את פריצת הדרך המשמעותית: הן מצאו שיטה לפשט את המערכת המסורבלת באמצעות חיבור מולקולות המעורבות בתהליך, והפכו אותה לכלי פשוט ונוח לעריכת גנים. המאמר שפרסמו יחד ב-2011 סלל את הדרך לשימוש במערכת גם בתאים בעלי גרעין, לא רק אצל חיידקים, והוביל תוך שנים אחדות לניסויים קליניים בריפוי גני של מחלות.
דואודנה היא עדיין חוקרת בכירה בברקלי, ונוסף על תרומתה להמשך הפיתוח של מערכת עריכת הגנים, היא גם מעורבת מאוד בדיון האתי על גבולות השימוש בטכנולוגיה הזו. הדיון התחדד עוד יותר לפני קצת יותר משנה, כאשר מדען סיני השתמש במערכת להנדסה גנטית של תינוקות. שרפנטייה ממשיכה גם היא במחקר, וכיום מנהלת את מכון מקס פלנק לחקר גורמי מחלות בברלין. לפני כחודשיים העניק הטכניון לשתיהן, עם החוקר הסיני-אמריקאי פנג ז'אנג (Zhang), את פרס הרווי למדע וטכנולוגיה, על פיתוח מערכת קריספר.
סללו את הדרך לשימוש נרחב בעריכת גנים בתחומים רבים. שרפנטייה (מימין) ודואודנה | צילומים: קרן וולף
פיזיקה: בדרך למוליכות-על
פרס וולף בפיזיקה יחולק בין שלושה מדענים על תגלית שעשויה להניב תובנות חדשות ופריצות דרך בתחום המוליכות החשמלית.
בשנת 2004 בא לעולם חומר חדש - גרפן. זהו חומר המורכב אטומי פחמן בלבד, כמו יהלום או גרפיט. אך בשונה מהם, בגרפן האטומים מסודרים בשכבה אחת ויחידה, במערך של משושים, כך שאפשר ליצור ממנו יריעות דקיקות בעובי אטום אחד בלבד. הגרפן עורר מיד עניין רב בזכות תכונות פיזיקליות כמו משקלו הזעיר וחוזקו המכני הרב. אך בהמשך התברר שיש לו עוד תכונות יוצאות דופן, ובראשן המוליכות החשמלית.
ב-2011 חקר אלן מקדונלד (MacDonald), פיזיקאי תיאורטי מאוניברסיטת טקסס באוסטין, תכונות חשמליות שעשויות להיות לגרפן בזכות תופעות קוונטיות המתרחשות בו. יחד עם רפי ביסטריצר, שסיים דוקטורט במכון ויצמן למדע והשתלם באוסטין, הם חישבו כי בסידור של שתי יריעות גרפן זו על זו, בזווית של 1.1 מעלות בדיוק האחת ביחס לשניה, תיעלם ההתנגדות החשמלית והחומר יהפוך למוליך-על.
יחסי גומלין יחודיים בין השכבות משנים לחלוטין את תכונות ההולכה החשמלית של החומר. שתי שכבות גרפן | איור: MIT
המאמר של מקדונלד וביסטריצר לא התקבל באהדה רבה, אבל חוקר אחד, פָּבְּלוֹ חַרִיוֹ הֶרֶרוֹ (Jarillo Herrero) מהמכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT), החליט לנסות לשחזר בניסוי את התכונות שהם חזו באופן תיאורטי. לאחר כמה שנים של ניסויים הוא הצליח להתגבר על קשיים טכניים רבים והראה כי בזווית שהם חישבו הגרפן הדו-שכבתי אמנם הופך למוליך-על.
מוליכי העל הקיימים כיום מאבדים את ההתנגדות החשמלית רק בטמפרטורות נמוכות מאוד, קרוב יחסית לאפס המוחלט, לכן קשה לרתום אותם ליישומים מעשיים. החוקרים מקווים כי הגילוי של אותה "זווית הקסם" בגרפן תאפשר להבין טוב יותר את תופעת מוליכות העל, ותקדם אותנו לפיתוח מוליכי-על יעילים גם בטמפרטורות גבוהות, מה שיחולל מהפכה של ממש בתחום האנרגיה ובעקבותיה בכל תחומי חיינו.
בניגוד לשני עמיתיו לפרס, הממשיכים בעבודתם באקדמיה, עבר ביסטריצר לתעשיית הטכנולוגיה העילית, וכיום הוא מנהל צוות בחטיבה הישראלית של חברת Applied Materials, העוסקת בטכנולוגיות מתקדמות לייעול הייצור של שבבים.
הבנה שתקדם אותנו לפיתוח מוליכי-על יעילים בטמפרטורות גבוהות. מימין: ביסטריצר, חריו-הררו ומקדונלד | צילומים: קרן וולף
מתמטיקה: יוצאים למרחבים
הפרס במתמטיקה יחולק בין שני חוקרים מארצות הברית ומבריטניה, על פריצות דרך חשובות בגיאומטריה דיפרנציאלית ובטופלוגיה.
מחצית הפרס תוענק ליעקב אליאשברג (Eliashberg), שנולד ב-1946 בברית המועצות וב-1988 היגר לארצות הברית והצטרף לאוניברסיטת סטנפורד בקליפורניה, שם הוא ממשיך לעבוד גם כיום. מחקריו מתמקדים בתחום הטופולוגיה, הענף המתמטי והגיאומטרי המתאר תכונות של מרחב, ואת היכולת לעוות או לשנות אותן, למשל באמצעות פיתול, קשירה, או מתיחה, אבל בלי לקרוע או לפרק את המרחב. עוד בברית המועצות פיתח אליאשברג טכניקה פורצת דרך בתחום הטופולוגיה הסימפלקטית (symplectic), העוסקת בתנועה של מרחבים כאלה, ויצר כלים מתמטיים לחישוב הקשיחות או הצפידות שלהם. בהמשך הוא עסק גם בתחום הטופולוגיה הקונטקטית (contact), העוסקת במגע בין מרחבים טופולוגיים, ופיתח את הטופולוגיה הקונטנקטית התלת-ממדית. כלי מרכזי נוסף שהוא פיתח היה תורת השדה הסימפלקטי, מבנה אלגברי שאיפשר התקדמות רבה בתחום. עבודותיו של אליאשברג היו הבסיס לשינויים עמוקים בתפיסת העולם הטופולוגית, והעניקו למדע כלים חדשים המשמשים לא רק במתמטיקה טהורה, אלא גם בחקר תופעות פיזיקליות.
המחצית השנייה של הפרס תוענק לסיימון דונלדסון (Donaldson) מאימפריאל קולג' בלונדון ואוניברסיטת סטוני-ברוק בניו יורק. את פריצת הדרך הראשונה שלו עשה דונלדסון כבר במהלך לימודי הדוקטורט באוניברסיטת אוקספורד, כשגילה ב-1983 כי בארבעה ממדים מתקיימות תופעות גיאומטריות וטופלוגיות שאינן קיימות בשום ממד אחר. "המאמר שהוא פרסם הדהים את העולם המתמטי", אמר המנחה שלו, מייקל עטייה. דונלדסון המשיך לפתח את תחום היריעות הארבע-ממדיות, ויצר כלים מתמטיים לחקור אותו ולהרחיב את יישומיו.
אחד המאפיינים היחודיים בעבודתו של דונלדסון הוא שינוי הכיוון המקובל, שלפיו כלים מתמטיים מסייעים בפתרון בעיות בפיזיקה. הוא השתמש ברעיונות וכלים מתורת השדות הקוונטית ומתיאוריית הכיול הפיזיקלית, כדי לפתור בעיות במתמטיקה עיונית, בעיקר בתחומי הטופולוגיה והגיאומטריה הדיפרנציאלית, העושה שימוש בכלים מתמטיים לפתרון בעיות גיאומטריות. השילוב שהוא הוביל בין התחומים המגוונים הוביל בסופו של דבר לפיתוח כלים חישוביים הן בגיאומטריה והן בפיזיקה, כלים הדרושים לתיאוריות פיזיקליות העוסקות בממדים רבים, כמו תורת המיתרים.
פריצות דרך בגיאומטריה ובטופולוגיה, עם יישומים בפיזיקה. אליאשברג (מימין) ודונלדסון | צילומים: קרן וולף
חקלאות: הצמחים שזוכרים את החורף
מדוע צמחים מסוימים חייבים לעבור חורף לפני שיוכלו לפרוח? וכיצד הצמחים "זוכרים" אם נחשפו לטמפרטורות קרות? השאלות האלה חשובות לא רק להבנה בסיסית של צמחים - התשובות יוכלו לסייע לחקלאים להגדיל את היבולים, כך שיצליחו להאכיל את האוכלוסייה הגדלה והולכת של כדור הארץ. את המענה על השאלות סיפקה הבוטניקאית הבריטית קרוליין דין (Dean) ממכון ג'ון אִינֶס בצפון אנגליה, שתקבל השנה את פרס וולף בחקלאות על עבודתה זו.
דין ותלמידיה השתמשו בשיטות מתקדמות לחקור את הבקרה הגנטית על הפריחה של צמח תודרנית לבנה (Arabidopsis thaliana), ולזהות את הגנים המעורבים בתזמון הפריחה. בהמשך הם זיהו מערכת אֶפִּי-גֶנֶטִית המופעלת בתקופה הקרה - חומרים הנקשרים ל-DNA ומשפיעים על הפעלה או כיבוי של גנים בלי לשנות את הרצף הגנטי עצמו. הצטברות החומרים האלה היא שמאפשרת לצמחים "לזכור" את החורף, ולזמן את הפריחה לאביב. פענוח מנגנון הפריחה של התודרנית הלבנה הוביל את דין וצוותה לפיתוח זנים משופרים של גידולים חקלאיים ממשפחת המצליבים, הכוללת בין השאר את הכרוב, הכרובית והברוקולי.
פענוח המנגנון של תזמון הפריחה הוא צעד חשוב להגדלת יבולים. דין וצמח תודרנית לבנה | צילומים: קרן וולף, Brona, ויקיפדיה
אמנות: סלפי למתקדמים
הפרס באמנות יוענק השנה לצלמת האמריקאית סינדי שרמן (Sherman), הידועה בזכות צילומי דיוקן עצמי שבאמצעותם היא חוקרת סטריאוטיפיים חברתיים ותרבותיים, בעיקר כאלה הנוגעים למעמד האישה.
שרמן התפרסמה כבר בסוף שנות ה-70, כשהציגה מיד בסיום לימודי האמנות את סדרת התמונות Untitled Film Stills, שבהן צילמה את עצמה בתחפושות נשיות כמו "הבחורה התמימה שמגיעה לעיר הגדולה", "הרעייה הפגיעה", ו"הספרנית הפתיינית", והשתמשה בדמויות אלה לבחון את יחסה של החברה לנשים.
בעבודות רבות שהציגה מאז היא המשיכה לצלם את עצמה בתחפושות ודמויות שונות, ובהמשך אף השתמשה בבובות שלה במקום בדמותה האמיתית, כדי להאיר מגוון רחב של סוגיות, מהחפצה ואלימות מינית ועד היחס לנשים מתבגרות. עבודותיה המאוחרות יותר עוסקות גם בסוגיות כמו מקומה של האמנות לעומת התרבות הפופולרית, המניפולציות שמאפשר העידן הדיגיטלי והאתיקה שלהן.
משתמשת בדמויות כדי להאיר מגוון רחב של סוגיות חברתיות. סינדי שרמן באחת מעבודותיה (מימין) ובצילום דיוקן של Richard Phibbs
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. וולף, שהתעשר בזכות הקפיטליזם, 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 ניתוק הקשרים בין קובה לישראל בעקבות מלחמת יום הכיפורים ב-1973, אבל נשאר להתגורר 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, מלגות ומענקי מחקר, אך היא מוכרת בזכות "פרס וולף", הנחשב יוקרתי מאוד במדעים ובאמנויות. הפרס מוענק בפיזיקה, כימיה, רפואה, מתמטיקה וחקלאות, ובכמה תחומי אמנות, ברוטציה קבועה – בכל שנה מוענקים הפרסים בארבעה תחומים מדעיים ותחום אחד באמנות. פרס וולף נחשב גם ל"מנבא" פרסי נובל – כרבע מהזוכים בפרס בתחומי הפיזיקה, הכימיה והרפואה זכו לאחר מכן גם בפרס נובל.
