הזוכה במאמר החודש – מאי 2021 הוא הדוקט' גיא לוין ממעבדת פרופ' גדי שוסטר
תת כותרת: הדור הבא של כלכלה ירוקה
אנחנו שמחים לספר כי, שמאמרו התקבל לפרסום ב: The Plant journal
מחקרו של גיא עוסק באנרגיה עתידנית ובייצור חשמל באופן נקי מזיהום לחלוטין עי שימוש באצות חיות. דוגמא לאופן שבו מתגייסת הביולוגיה כדי לייצר מקורות אנרגיה חלופיים ותוך שימוש מאצות ים לטובת פיתוח מערכת להפקת חשמל מבוסס פוטוסינתיזה.
לרגל הזכייה דלינו מגיא כמה פרטים מעניינים על המחקר שלו וגם קצת עליו.
הי גיא בכמה מילים על עצמך ?
שמי גיא לוין, סטודנט לתואר דוקטור במסלול ישיר. עוד מעט בן 32 ומאורס לנופר. בוגר תואר ראשון במדעי-הים במרכז האקדמי רופין. במקור אני מקיבוץ להבות הבשן שבגליל העליון ונכון להיום מתגורר בנשר.
במה עוסקת מעבדת שוסטר באופן כללי?
המחקר במעבדה שלנו עוסק במנגנונים המולקולריים המאפשרים את התאמת המערכת הפוטוסינטטית לתנאי קיצון באצה החיה במדבר, וגם בניצול האנרגיה הנוצרת בפוטוסינתזה ליצירת חשמל בצורה נקייה. מלבד זאת, במעבדתנו גם חוקרים את המנגנונים המולקולריים של פוליאדנילציה ודגרדציה של RNA במגוון אורגניזמים.
ספר לנו על המחקר הנוכחי, מה הייתה מטרת המחקר ומה גיליתם ?
מטרת המחקר שלנו הייתה לשפוך אור על המנגנונים המולקולריים המאפשרים ל-Chlorella ohadii- (מיקרו-אצה ירוקה הגדלה בצפון הנגב המערבי), לשרוד בתנאי הקיצון השוררים בבית הגידול שלה שבמדבר. המחקר התמקד ביכולת האצה לשרוד בתנאים בהם אור השמש חזק במיוחד, ופוגע קשות במרבית האורגניזמים הפוטוסינתטיים. הפגיעה נובעת מכך שעודף באור גורם לנזק לחלבונים הפוטוסינתטיים ומשבית את פעילותם. בין היתר, גילינו כי האצה צוברת כמות משמעותית של פיגמנטים שמסייעים לה להסיט את האנרגיה העודפת שנקלטת באנטנות של המערכת הפוטוסינתטית. מלבד זאת, גילינו כי כאשר האצה נחשפת לאור בעוצמה גבוהה, היא נפטרת כמעט לחלוטין מהאנטנה שמסייעת לה לקלוט אור, על מנת להימנע מספיגה של אנרגיה מרובה מידי. בנוסף, הראנו כי תיקון החלבונים שניזוקו בשל עודף אור, מתבצע בצורה מהירה ביותר ומאפשר לאצה לשמור על פעילות פוטוסינטטית מקסימלית לאורך זמן, גם תחת לחץ מתמשך של אור חזק.
תוכל לפרט על החשיבות העומדת מאחורי הגילוי? למה תשמש אתכם התגלית הזו והכיוונים העתידיים?
הגילויים במחקר אפשרו לנו ללמוד על מנגנוני העמידות לאור באחד האורגניזמים הפוטוסינתטיים העמידים ביותר ללחץ מסוג זה. השימוש הפרקטי והברור ביותר הוא חיקוי העמידות הזו בעזרת הנדסה גנטית בצמחים בעלי ערך כלכלי, למשל בחקלאות. הקניית עמידות לעומסי אור גבוהים במיוחד תוכל לתרום לעלייה בתפוקה בצמחים הרגישים לאור, כמו סויה למשל. במקביל להמשך המחקר שלי לחשיפה מוחלטת ככל הניתן של מנגנוני העמידות של האצה, אנו גם משתמש באצה על מנת לפתח מערכת להפקת חשמל מבוססת פוטוסינתזה. בשל עמידותה הרבה של האצה, במיוחד לאור חזק ורציף, אנו מציעים כי היא מועמדת אידיאלית לשימוש במערכת שכזו. המשך מחקרי יעסוק גם בנושא הזה בשיתוף והנחייה של ד"ר עומר יחזקאלי מהפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון. המטרה היא ליצור תא ביו-פוטו-אלקטרו-כימי בו ניתן יהיה לייצר חשמל ללא השקעת אנרגיה כלל ובאופן נקי מזיהום לחלוטין ע"י שימוש באצה חיה, הממשיכה לגדול ולהתרבות באופן עצמאי. כאשר האצה מבצעת פוטוסינתזה היא ממירה אנרגיית אור לאנרגיה כימית, ואני יכולים לנצל אנרגיה זו ליצירת חשמל.
תוכל לפרט לנו קצת על תהליכי העבודה והחשיבה במחקר? כמה זמן לקח לכם לעבוד על המחקר הנוכחי?
תהליך העבודה היה מאוד זורם. הרעיון בבסיסו הוא פשוט – לגדל את האצה באור גבוה מאוד וגם באור נמוך ולמצוא ולפענח את ההתאמות שעושה האצה בתגובה לעוצמת אור גבוהה במיוחד. בעזרת שיטות שונות ומגוונות המפורטות במאמר הצלחנו להראות כמה מההתאמות הקריטיות הללו. המחקר ארך בערך שנה בטרם התחלנו לעבוד על הכנת המאמר. חצי שנה נוספת נדרשה עד שסיימנו והמאמר התקבל באופן סופי לפרסום. התחלנו לכתוב את המאמר כשהיה לנו ברור שיש לנו כאן סיפור, וכשהרגשנו שהצלחנו לגלות מידע משמעותי ומהימן, הקורונה הקשתה כמובן על ההתקדמות אך בזמן שלא יכולתי להיות נוכח במעבדה, יכולתי לפחות לקדם את כתיבת המאמר.
מה משך אותך למעבדה ולפרויקט הנוכחי?
פוטוסינתזה היא תהליך מופלא. כמעט כל החיים בכדור הארץ מתקיימים בשל היכולת של אורגניזמים מסוימים להמיר אנרגיית אור לאנרגיה כימית. זה לכשעצמו סיבה מספיק טובה לחקור את הנושא לא? מעבר לכך, במעבדה שלנו עוסקים בייצור חשמל באמצעות פוטוסינתזה. לכשעצמו, זהו תחום מרתק מאוד הבא להציע אפשרות נוספת ליצירת אנרגיה מתחדשת באופן נקי לחלוטין, וזול. מיד נדלקתי על הרעיון.
כשאתה לא עוסק במדע, מה אתה עושה?
אוהב מאוד לראות כדורגל, אוהד מושבע של ליברפול. נהנה מאוד לטייל בג'יפ יחד עם ארוסתי וגם לראות סרטים. אני גם אדם שמאוד אוהב לבלות עם החברים, מתי שרק אפשר.
משהו שאף אחד לא יודע עליך?
עד גיל 23 לא הייתה לי תעודת בגרות.
כשתהיה גדול מה תרצה להיות?
אסטרונאוט.
מה התוכניות שלך להמשך הקריירה?
אני רחוק עדיין מלקבוע לי את העתיד. כלומר, כמובן שבעתיד שלי יהיו מדע ומחקר אך קשה לומר באיזה תפקיד. תחומי העניין שלי במדע הם רחבים מאוד ואיני מגביל את עצמי לתחום מסוים. אני כן יודע שאני רוצה לעסוק במחקר עם חשיבות ותרומה רבה לאנושות ולמדע.
טיפ לסטודנט שהתחיל השנה?
סבלנות והתמדה הן מילות המפתח.
לאתר למאמר המלא: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/tpj.15232
לינק לאתר פרןפ גדי שוסטר: https://schuster.net.technion.ac.il/
הפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון בטכניון
