39
בשטח
בוגרים
מאז ועד היום לא נטשת את התחום.
אני אוהב מאוד את מה שאני עושה, ולא
היה לי משהו יותר מעניין לעשות.
) נולד בנובמבר
Warshel
אריה ורשל (
0491 בקיבוץ שדה נחום, למד בקיבוצו
ובבית הספר התיכון בעין חרוד, והתגייס
לצה"ל בשנת 8591. הקריירה המדעית-
אקדמית שלו, שתחילתה בלימודי
תואר ראשון בטכניון, הובילה אותו
עד לתפקידו הנוכחי - פרופסור בכיר
) בכימיה
Distinguished Professor
(
ובביוכימיה באוניברסיטת דרום קליפורניה,
לוס אנג'לס. בדרך הוא זכה בפרסים
Tolaman Medal
רבים, ביניהם
והפרס לכימיה ביו-פיזיקלית של האגודה
) לשנת 2102.
RSC
המלכותית לכימיה (
מאז 8002 הוא חבר באגודה המלכותית
לכימיה, ומאז 9002 - חבר באקדמיה
הלאומית למדעים. לוֹ ולאשתו תמי שתי
בנות - מרב ויעל.
הגעת לטכניון ב-2691. מה אתה זוכר
משנות הלימודים כאן?
נהניתי מאוד מהלימודים בטכניון ומעולם
לא מתחתי ביקורת על המרצים. רובם היו
מצוינים, ואני זוכר לטובה את אמיתי הלוי,
ראובן פאונץ, אוטו שנפ, יחיאל שליטין
וקלמן אלטמן. היו גם מרצים פחות טובים,
אבל אני מאמין שהלמידה היא באחריותו
של הסטודנט, והוא לא אמור להאשים אף
אחד בכשלונותיו. לימים גיליתי שדודתי,
חנה ורשל, שנספתה בשואה, למדה
הנדסת בניין בטכניון בשנים 6-5391.
מדוע בחרת בכימיה?
האמת היא שלא היה לי מושג מה ללמוד,
אז התייעצתי עם אליעזר פינקמן, חבר
מהצבא שכבר למד כאן אז וכיום הוא
פרופסור אמריטוס בטכניון. הוא אמר לי
שמכיוון שיש לי ראיית-צבעים טובה - לוֹ
היו משקפיים ולי לא - כדאי לי ללמוד
כימיה. "שיהיה," אמרתי לעצמי, במחשבה
שאחרי שאסיים את הלימודים אחליט מה
לעשות הלאה.
אבל הכימיה תפסה אותך מהר וחזק.
נכון, וכבר בשנת הלימודים השלישית
הצטרפתי לפרויקט מחקר בביוכימיה
בהנחיית פרופסור יחיאל שליטין. שם
בעצם החל המסע המדעי שלי. בעבודה
איתו נחשפתי לחקר האנזימים ולאופן
שבו אנזימים מאיצים תגובות כימיות,
ולעתים מעצימים אותן בעשרות סדרי
גודל. במסגרת הפרויקט הזה השתמשתי
בהצלחה, כנראה לראשונה בהיסטוריה,
(תהודה מגנטית גרעינית)
NMR
במכשיר
למדידת תגובה אנזימטית מהירה מאוד.
מה כל כך מעניין בתגובות כימיות של
אנזימים?
הבנה של תהליכים אנזימטיים מאפשרת
לנו להאיץ תהליכים פיזיולוגיים או לעכב
אותם, ולפתח תרופות וטיפולים שמייעלים
את תיפקוד הגוף ו"מתקנים" שיבושים.
אז מה היה האתגר הגדול ביותר?
אחת התעלומות הגדולות בתחום
הביוכימיה נוגע לשאלה כיצד אנזימים
מאיצים משמעותית - לעתים ב-02 סדרי
01) - תגובות כימיות. המחקר
20
גודל (
הנסיוני מוגבל כאן, כי ניסויים לבדם אינם
יכולים להסביר איך משפיעים האנזימים
על מהירות התגובה ומאיצים אותה בשיעור
כל כך משמעותי. הבעיה הניסויית אינה
נובעת רק ממהירות התהליך, אלא גם מכך
שהאנזימים מורכבים מאוד, ואיש אינו יכול
לבנות ניסוי שיאמר לו מהם בדיוק הכוחות
שפועלים בתוכם. כאן אנחנו נכנסים,
עם מודלים שמסבירים למה התגובות
האנזימטיות מהירות כל כך, וגם מציעים
ניסויים נוספים שישנו את מהירות התגובה.
וזו ההצלחה הגדולה שלך.
זו היתה תעלומה בת מאה שנה, ואני רציתי
לפתור אותה. המודלים שפיתחתי במהלך
השנים מאפשרים להבין כיצד פועלים
האנזימים, וכיצד שינויים בהם (לדוגמה,
שינויים בחומצות האמינו) מאיצים את
מהירות התגובה. את התעלומה הזאת
אפשר לפתור רק באמצעות מודלים
ממוחשבים.
על פי ועדת פרס נובל, הפרס הוענק
לכם על הגישור בין הפיזיקה הקלאסית
למכניקה הקוואנטית.
בערך. מודלים כימיים שמתבססים על
הפיזיקה הקלאסית בלבד מתארים את
החלבון כאוסף של כדורים (אטומים)
וקפיצים (קשרים), ומסבירים את מבנה
החלבון במונחים האלה. המגבלה שלהם
היא שהם אינם יכולים לתאר את הכימיה,
כלומר את שבירת הקשרים בחלבון. לשם
כך אנחנו זקוקים למכניקה קוואנטית.
וזו בעצם פריצת הדרך שלך?
בתקופת התואר הראשון לקחתי קורס
במכניקה קוואנטית אצל פרופסור קלמן
אלטמן מהפקולטה לפיזיקה. הוא היה
מרצה פנטסטי אבל הקורס היה נורא
קשה - הרבה יותר מכל מה שלמדנו
בכימיה - והחלק היחיד שהבנתי בו הוא
שפונקציות הגל בתחילת התגובה ובסופה
יכולות ללמד אותי על שלבי הביניים, שהם
מצבים הרבה יותר מורכבים. הבנתי שיש
כאן מפתח למחקר-האנזימים שלי אצל
שליטין. עוד לא היה לי מושג איך לחבר
את שני העולמות האלה, אבל האמנתי
שזה אפשרי, ואפילו הבטחתי לסטודנט
ח
ֵ
מבריק אחד שלמד איתי שיום אחד אפת
פונקציית-גל לאנזימים.
למה בעצם לחבר את הקלאסי והקוואנטי
ולא להסתפק במכניקה הקוואנטית?
כי המודלים הקוואנטיים - שאכן יודעים
להסביר ולנבא את התגובה הכימית
ואת העירור האנרגטי הכרוך בה - דורשים
כוח חישוב אדיר. לכן הם לא יכולים לתאר
את התהליך הכימי כולו, אלא רק אטומים
בודדים ומולקולות קטנות, ולכן הם אינם
מספקים מידע משמעותי על הסביבה, כלומר
על התמיסה שבה שרויות המולקולות. לפיכך
נדרש כאן גישור בין שתי הדרכים, ולכך הגענו
בהמשך.
אז זו בעצם שאלה של פשרה, טרייד-אוף?
כן, ממש כמו ברזולוציה של תמונה. ככל
שהרזולוציה גדלה התמונה יותר ברורה, אבל
ל, ואתה חייב
ֵ
גם כוח המיחשוב הנחוץ גד
להתפשר איפה שהוא. בביולוגיה פונקציונלית
אתה זקוק לרזולוציה גבוהה מאוד רק באזורים
מסוימים - במקומות שבהם אתה רוצה למפות
את מצבם של כל אלקטרון וכל גרעין באטום;
בשאר האזורים אתה יכול להסתפק ברזולוציה
הנמוכה יותר שמספקת הפיזיקה הקלאסית. זה
מה שהבנתי במהלך התואר הראשון - שבעצם
דרוש גישור בין שתי ה"פיזיקות" ובין הביולוגיה
למדעי המחשב.
ואז נפרדת מהטכניון.
גם כאן היתה כאן מקריוּת רבה. הציון הגרוע
היחיד שלי בכל התואר הראשון היה באנגלית,
וחששתי מהדרישה הטכניונית (מכל תלמיד
לתואר שני) ללמוד שתי שפות. באותו זמן
קראתי בעיתון שפרופסור שניאור ליפסון,
המנהל המדעי החדש של מכון ויצמן, הוא
מקיבוץ תל עמל (כיום ניר דוד), שנמצא
שלושה קילומטר מהקיבוץ שלי. נפגשתי
איתו, והוא הסביר לי שבגלל המינוי שלו הוא
לא לוקח סטודנטים חדשים. הראיתי לו את
הציונים שלי, אבל הוא אמר שציונים לא
מעניינים אותו. ולמרות הכל, בסופו של דבר
הצלחתי לשכנע אותו.
מה היה תחום-המחקר שלו?
ליפסון חקר עד אז את השינויים בסלילי
החלבונים, ועשה זאת בשיטות של מכניקה
סטטיסטית. ב-5691, קצת לפני שהגעתי אליו,
הוא הבין שהמחשב יכול לתרום המון במחקר
הכימי והביולוגי, והחל לעבוד על מידול-
מולקולות ממוחשב. במהלך המחקר אצלו
פיתחתי תחליף לייצוג-המולקולות המסורתי,
שהתבסס כאמור על דימוי של כדורים
(אטומים) וקפיצים (קשרים), ועל חישובים
המסתמכים על אורך הקשר. למודל הזה היו
מגבלות עצומות, ואני הצעתי להחליף אותו
בייצוג המבוסס על קואורדינטות קרטיזיאניות
). בשלב הזה ליפסון חשב שאני
x, y, z
(צירי
ממש לא בכיוון, וגם לי עצמי היו פקפוקים
מסוימים, אבל "הגולם" - המחשב המתקדם
של מכון ויצמן - אישר את הפתרון שלי.
במה הועילה שיטת המידול שפיתחת?
