מדעי המים

כנס שהתקיים באחרונה בגרמניה ציין את לידתו של תחום מדעי חדש – מדעי המִיוּם (הידרציה, Solvation). הרעיון העומד מאחורי המדע החדש הוא שינוי גישה בכל הקשור לתפקידם של המים בתהליכי המִיוּם – לא עוד תווך מולקולרי פסיבי, המשמש רק כמדיום לתהליך הכימי, אלא גורם משמעותי ובעל תפקיד חשוב בתהליך. "למרות שמים הם החומר החיוני ביותר, הנפוץ ביותר, והנחקר ביותר, רמת ההבנה שלנו את פעילותו והתנהגותו מצומצמת למדי", אומרת פרופ' אירית שגיא מהמחלקה לבקרה ביולוגית במכון, ושותפה באגד בין-לאומי של קבוצות מחקר העוסקות במדעי המִיוּם, שפתחה את החלק המדעי בכנס שהתקיים באחרונה לציון ייסודו של התחום המדעי החדש.

הבסיס לאגד הבין-לאומי למדעי המִיוּם הוא צבר מרכזי המצוינות RESOLV באוניברסיטת רוהר (Ruhr) שבגרמניה, בראשות פרופ' מרטינה הייבנית, שנתמך במענק בסך 28 מיליון יורו מטעם הקרן הלאומית הגרמנית למדע (DFG). שותפים בו מוסדות מחקר מהשורה הראשונה מארה"ב, מאירופה, מאסיה ומישראל, כולל מדענים בולטים בתחום.

 

תהליכי מִיוּם מהווים חלק מרכזי וקריטי בתהליכים ביולוגיים ותעשייתיים רבים, כולל במניעת זיהומים סביבתיים, בשיפור היעילות האנרגטית, ובהבנת תהליכי איכול (קורוזיה). מחקר מעמיק של התהליכים האלה הכרחי לצורך הבנת תפקידם הביולוגי, כמו גם לצורך פיתוח טכנולוגיות בסיסיות. מטרת RESOLV היא לנהל מחקר בסיסי במיגוון תחומים – ביולוגיה, כימיה, מדעי החומרים, הנדסה וביולוגיה חישובית, מתוך נקודת מבט חדשה שעל פיה מולקולות המים עצמן הם יחידות פעילות בעלות תפקיד, לא רק "צופים מהצד" כפי שנהוג היה לחשוב עד כה.

 

מחקריה החלוציים של פרופ' שגיא בשיתוף עם ראש המחקר הביולוגי ב-RESOLV, כבר עשו מספר צעדים חשובים לכיוון המטרה הזו. השיטות הדינמיות החדשניות שפיתחה עם חברי קבוצתה, בשיתוף עם פרופ' הייבנית ועם פרופ' גרג פילדס ממכון טורי פיינס למחקר מולקולרי בפלורידה, אשר מבוססות על קרני רנטגן בשילוב שיטות ספקטרוסקופיות בתחומי הטרה-הרץ וקרני הרנטגן מייצרות "סרטים" המתארים בזמן אמת וברמה אטומית את התהליכים המתרחשים כאשר מולקולת מים מקיימת יחסי גומלין עם אנזים פעיל. ממצאים אלה הובילו לתגלית פורצת דרך כי מולקולות מים ממלאות תפקיד חיוני בפעילות האנזימים, ומסייעות לו לאתר את אתר המטרה על החלבון עליו הוא פועל. הבנת התפקיד המדויק שממלאים המים בפעילותן של מולקולות ביולוגיות רבות עשויה להיות חיונית במיוחד לצורך תכנון וייצור תרופות – כולל כמה תרופות המפותחות במעבדתה של פרופ' שגיא.

 

במסגרת פעילות RESOLV ננקטות אסטרטגיות שונות, שמטרתן לקדם חילופי ידע ורעיונות, ולהפגיש בין מדענים מובילים בתחום המִיוּם על כל היבטיו. לצורך כך הוקמו מיגוון תוכניות מענקי מחקר וחילופי סטודנטים, סדנאות ומפגשי צעירים, בדגש על נשים ותרומה לקהילה.