המדען שגדל במחנה פליטים מנסה להמציא את הכימיה מחדש

פרופ' עומר יאגהי, בן למשפחה פלסטינית שחיה במחנה פליטים בירדן, זכה לאחרונה בפרס וולף היוקרתי על המצאת קטגוריה חדשה של מולקולות, המיושמת כיום בספיחת פחמן דו-חמצני ואגירת מים מהאוויר • בראיון בלעדי ל"גלובס", הוא מדבר גם על הקשר המיוחד בין מרצה לסטודנטים שלו: "החוקר צריך לידו מוח שהוא פתוח מספיק, כדי שיוכל לראות דברים שגם הוא עצמו כבר חושב שהם לא אפשריים"

פרופ’ עומר יאגהי / צילום: איל יצהר; איור:  Shutterstock/ א.ס.א.פ קרייטיב
פרופ’ עומר יאגהי / צילום: איל יצהר; איור: Shutterstock/ א.ס.א.פ קרייטיב

בגיל 15, עומר מ' יאגהי הגיע לארה"ב, לבדו, לאחר שעזב את הוריו ו-12 מאחיו במחנה לפליטים פלסטינים בירדן. "כשדיברתי עם אבא שלי בטלפון, שאלתי אותו, 'מה אני אמור לעשות עכשיו?' והוא אמר לי, 'אולי תלך לקולג' הקרוב ותשאל אם הם מוכנים לקבל אותך'". בן ה-15, שהאנגלית בפיו הייתה אז מוגבלת מאוד והוא לא הכיר כלל את התרבות המקומית, דפק על דלת הקולג' הקהילתי הקרוב לבית שבו שכר חדר פנוי מזוג מבוגר, בעיר טרוי בניו יורק.

בקולג' האדסון ואלי לא ידעו בדיוק מה לחשוב על הילד הזר והיומרני. הם לא אישרו לו להירשם כסטודנט מן המניין, אך הציעו לו להשתתף בכמה קורסים כדי לבחון את התאמתו. כשראו את הישגיו בסוף השנה, לא היה להם ספק שהוא מתאים להירשם כסטודנט. למעשה, יאגהי הוא זה שהחליט לבסוף שהקולג' הקהילתי קטן עליו ובאמצע התואר עבר לאוניברסיטה גדולה יותר. בגיל 20 כבר התחיל דוקטורט בכימיה באוניברסיטת אילינוי.

במאי האחרון, בגיל 53, זכה יאגהי בפרס וולף היוקרתי, אחד המנבאים של פרס נובל ואחד בין עשרות פרסים שבהם כבר זכה על עבודתו. הפרס ניתן לו בעבור גילוי, או אולי פיתוח, של קטגוריית מולקולות חדשה: מעין גבישים מלאי חורים המשלבים בין חומרים אורגניים ולא-אורגניים, ונקראים MOFs) Metallic Organic Frameworks). החורים שבחומר הם בעלי תכונות ייחודיות, והם יכולים לספוח מהסביבה חומרים לא רצויים, או דווקא חומרים רצויים לאגירה ושימוש מאוחר יותר. יאגהי הקדיש את הקריירה שלו לפיתוח הרעיון העומד בבסיס ייצור המולקולות הללו, ואחר כך לבנייה של עוד ועוד סוגים מהן.

שני מחנות של כימאים

איך גילית את ה- MOFs?

"האתגר שניסינו לתקוף היה איך יוצרים חומרים חדשים על ידי תכנון. לפני כן לא היו לא תכנון ולא לוגיקה בייצור חומרים חדשים. הכימאים היו מערבבים מזה ומזה ובודקים מה יוצא. אני לא מזלזל בגישה הזאת ובהצלחותיה, אלא שאני רציתי לתכנן חומרים חדשים שהתנהגותם תהיה צפויה מראש".

כיצד הצלחתם להגיע לחידוש הזה?

"הכימיה נחלה למחנות: האחד 'שייק אנד בייק' (כלומר, עירוב חומרים ללא תכנון) ובמחנה השני הייתה מחלקת תכנון מולקולות, שבה תכננו או בררו מולקולות עם פעילות מסוימת, למשל עבור תעשיית התרופות, אבל לא יצרו חומרים מרובי-מולקולות.

"הקבוצה האנאורגנית, זו שעסקה גם בחומרים, פעלה בטמפרטורות גבוהות, שהורגות את החומרים האורגניים. אז בעצם הייתה מצד אחד כימיה של טמפרטורות גבוהות וכימיה אורגנית של חומרים מסיסים. אלה היו שני מחנות שלא התחברו זה עם זה. כשלומדים כימיה באוניברסיטה, מלמדים אותם בנפרד. המובילים של שני המחנות היו לפעמים אויבים מרים זה של זה".

בעבר, אמר יאגהי שהיו לו שני מנחים בולטים לדוקטורט ולפוסט דוקטורט. האחד, פרופ' וולטר קלמפרר מאוניברסיטת אילינוי, לימד אותו לבנות דברים מהבסיס ומעלה, וגם תמיד להטיל ספק בכול; השני, פרופ' ריצ'רד הולם, שתחת חסותו עשה יאגהי את הפוסט דוקטורט באוניברסיטת הרווארד, לימד אותו לייצר יחידות גדולות של חומר ואז לפרק אותן כדי להבין כיצד בדיוק הן מורכבות, כלומר מן השלם ומטה. הוא גם לימד אותו תמיד להיות אופטימי.

"אני הגעתי מעולם ה'שייק אנד בייק' והתלהבתי מאוד ליצור חומרים חדשים ומעניינים למדע", הוא אומר, "אבל חיפשתי אתגר אינטלקטואלי נוסף. הרגשתי שאם אני רוצה לשנות את עולם החומר, אז מאוד טבעי עבורי לשאול, 'מדוע אני לא יכול לתכנן את החומר? מדוע אני לא יכול לשלוט בו ברמה יותר מעמיקה?' התחלתי לחשוב איך לבנות את אבני הבניין, איך לחבר ביניהם.

"יצרנו סדרה של מולקולות שניתן לחבר אותן זו לזו למבנים שנראים כמו ספוגים, אך הם לא מחומר ספוגי אלא מגביש קשיח, כלומר יש לנו מעין גביש קשיח ומחורר הדומה מאוד לכל אורכו. כל החורים מתנהגים אותו דבר. ניסיתי לעשות זאת במשך שנים על גבי שנים, ואחרי המון כישלונות ראינו הצלחה. ידעתי שאנחנו לא יודעים מספיק על האופן שבו הטבע עובד. תמיד צריך לשמור על ראש פתוח כדי שתוכל להוציא את הסודות של הטבע, כדי שהוא יחשוף את עצמו בפניך קצת ועוד קצת.

"אנחנו קוראים לקטגוריית המולקולות הזאת MOFs, שם המגלה שמדובר בשילוב בין מתכות לחומר אורגני. ניתן לייצר גם COFs שהם רק מחומר אורגני, וגם הם גבישים. החומרים הללו הם כמעט כמו הלגו של עולם הכימיה. אפשר לשלב אותם אלה עם אלה בצורה מסודרת. אפשר לשנות את המולקולות, בין שבאמצעות שינוי בחומר האורגני ובין שדרך החומר האנאורגני.

"היום אני מאמין שכל חומר הוא בר גיבוש, השאלה באילו תנאים. נניח שהמולקולות שלי הן כמו ילדים בגן, ואני אומר לילדים 'תיצרו עיגול'. הם לא ייצרו את העיגול בניסיון הראשון. יהיו כמה ניסיונות של חיבורי ידיים שונים עד שהם יבינו איך בונים את העיגול. הם יוצרים קשרים ופורמים קשרים עד שמתקבלת הצורה הנכונה. במולקולות, אם אני יוצר תנאים שבהם הן מסוגלות להתנתק ולהתחבר מחדש כל הזמן, בסוף הם יגיעו למבנה המסודר שלהם, המבנה הגבישי. צריך למצוא את הטמפרטורה הנכונה, את הממיס הנכון ואת כל התנאים הנכונים כדי לאפשר להן למצוא את הדרך.

"זו דרך לשחק עם הטבע. אתה מנסה לגרום לטבע לסור למרותך ובינתיים הטבע עקשן אך נותן רמזים לגבי מה שמפעיל אותו. יש מעין מאבק בין החוקר לבין החוק לבין המולקולות. לכן ההקשבה והציפייה מאוד חשובים. מי שקשוב יגלה את הסודות".

לדברי יאגהי, מאז ומתמיד הוא התעניין בכימיה. "תמיד התעניינתי בשאלה מה יש מאחורי או בתוך מה שאנחנו רואים - גם הירקות בשוק או הבשר אצל הקצב. שאלתי את עצמי איך החומרים הללו מורכבים. עדיין לא ידעתי שזו כימיה. כאשר ראיתי ציור של מולקולה יום אחד, נמשכתי אליו אפילו בלי לדעת מה זה. כשהבנתי שהמולקולות הללו מרכיבות את העולם שלנו, ושיש כל כך הרבה מהן, ושאותם חוקים מולקולריים מאפשרים להן לבנות את הגוף שלנו ואת שאר החומרים בעולם - זה ממש הדהים אותי".

לאסוף מים מהאוויר

לשם מה זקוקה האנושות לגבישים מחוררים מתוכננים היטב?

"המטרה שלי לא הייתה לפתור בעיה פרקטית של האנושות אלא רק שאלה של המדע הבסיסי - איך אפשר לתכנן חומרים. הסקרנות הזאת הובילה לפיתוח קבוצת המולקולות המתוכננות הכי גדולה שפיתחה הכימיה עד היום, ולבסוף היו לכך יישומים רבים. אחד מהם הוא אגירה של פחמן. החרירים הללו בתוך הגבישים מושכים את הפחמן הדו-חמצני מהאוויר. חומרים אחרים אינם סלקטיביים מספיק, הם סופחים גם חומרים רצויים. יישום אפשרי אחר הוא אגירה של דלקים ירוקים מסוגים שונים, להנעת כלי רכב, או אגירה של מים מהאטמוספירה. האוויר סביבנו מלא בלחות, במים בכמות גדולה מכל האגמים והנחלים יחד. היה נחמד אם אדם ההולך במדבר יכול היה לאסוף לעצמו מים מהאוויר. הגביש שלנו יכול למשוך את הלחות מהאוויר, גם במקומות שבהם הלחות יחסית נמוכה".

הדבר המשותף ליישומים הללו הוא שה-MOF סופח אליו חומרים מהסביבה בלי שההרכב הכימי או הצורה שלו עצמו ישתנו. אחר כך אפשר לשחרר את מה שנאגר בין חורי ה-MOF ולהשתמש בו שוב. כיום מדברים על יישום שלו גם בעולם הרפואה, בשחרור מושהה של תרופות מקומיות, "אבל זה כבר יישום שלא אנחנו מפתחים", מבהיר יאגהי ."לדעתי, למרות כמו החומרים הגדולה שכבר יוצרה בשיטה הזאת, אנחנו רק בהתחלה ומספר ה-MOFs ומשפחתם יגדלו עוד פי כמה וכמה".

היום אתה מפתח עוד חומרים מהסוג הזה או שאתה כבר עסוק בשאלה גדולה אחרת?

"הכיוון הבא שלנו הוא מולקולות ארוגות, שיש להן גם הקשיחות של הגבישים וגם הגמישות של חומר ארוגהן למעשה גם בעלות הקשיחות של גבישים, גם חרירים לאורך החומר, וגם גמישות של חומר ארוג. פריצת הדרך היא שאנחנו 'אורגים' לא בצורת שתי וערב אלא לוקחים מקבץ אחד של חוטי שתי ואחד של חוטי ערב, מניחים אותם זה על גבי זה ומצמידים אותם רק בנקודות המפגש של המטריצה. כך החומר הוא גבישי, קשיח וגמיש.

"דבר נוסף שאני עובד עליו הוא הוספת מידע לתוך החורים. אנחנו יכולים להכניס חומרים שונים לתוך החורים כאשר הרצף שלהם מקודד מידע כלשהו, וכאשר הם משולבים כך ביחד הם מתפקדים טוב יותר".

"הסטודנטים נמצאים בשוחות"

אחת מפריצות הדרך החשובות במחקר של יאגהי הגיעה בזכות סטודנטית עקשנית. "התחלתי את התהליך רק עם אלמנטים אנאורגניים. יצרנו דברים מדהימים, אבל קפיצת המדרגה הייתה כשאחת הסטודנטיות שלי החליטה להוסיף חומרים אורגניים. בתחילה כל הזמן הנאתי אותה מכך, כי אמרתי לה 'ניסו את זה בעבר וזה לא הצליח', ואז אחרי שנה וחצי היא הופיעה עם הדאטה והבנתי שישנה ספרייה של חומרים אורגניים שניתן לשלב בגבישים שלנו. היא בעצם דחפה את זה לתוך הפרצוף שלי ואמרה, 'תראה מה אני עושה, איך עושים את זה יותר טוב?'".

היא חולקת איתך את הפרס?

"לא... חלפו מאז 25 שנה. היא הייתה רק חלק מתהליך של המצאת המולקולות הגבישיות המחוררות ובילתה איתי רק שנתיים-שלוש, ומה שסיפרתי לך הוא גרסה פשטנית של הסיפור. היו שם כמה סטונדטים. סטודנט נוסף פיתח גביש כל כך מלא חורים, שלא ידענו בכלל איך להתמודד איתם. הוא אמר - זה חומר לא יציב. אני לא רוצה לעבוד על זה, כי חומר לא יציב אי-אפשר לייצר בכמויות גדולות, ולכן הוא לא מעניין לתעשייה. אני אמרתי: דווקא מצוין שהוא מחורר כל כך. אולי תשאיר אותו בתוך הנוזל כדי שלא יתפרק ותבחן אותו שם? היה מאבק בינינו, אף שזה היה הגביש שהוא פיתח, אבל אני אמרתי לו שיצא לו משהו מעניין.

"הסטודנט נמצא שם בשוחות, עושה את העבודה היומיומית, ואתה הפרופסור חייב להיות מספיק קרוב אליו כדי להנחות אותו לקבל את ההחלטות הנכונות, אבל לא לנשוף בעורפו. בשני המקרים האלה, הייתי קרוב מספיק כדי לא לפספס את פריצת הדרך המדעית. לעומת זאת, אם הייתי משגיח על שניהם מקרוב מדי, הם אולי לא היו מייצרים את הגבישים הללו מלכתחילה.

"לסטודנטים יש מוח פתוח וטרי, שלא מושפע מהרבה קיבעונות, אבל עדיין צריך לכוון אותו. החוקר צריך לידו מוח שהוא פתוח מספיק, כדי שיוכל לראות דברים שגם החוקר כבר חושב שהם לא אפשריים. לכן אני אומר לסטודנטים, אל תדברו עם מי שעבד כאן במעבדה לפניכם, אני לא רוצה שתשמעו מהם שכך וכך תמיד נכשל".

אתה מתאר עבודה של שנים עד לפריצות הדרך. זה אומר שהסטודנטים הראשונים אולי לא השיגו את הדוקטורטים שהם קיוו להם.

"כן, רעיון יכול לא לצאת אל הפועל כי המוניטין שלו נהרס בהדרגה, ואף סטודנט לא מעז לעבור על זה. אני לא מוכן שיאמרו 'לא קיבלתי כלום'. אם אומרים 'זה לא עבד', אני אומר, 'אתה לא גרמת לזה לעבוד'. אני מאמין שאם אתה יכול לחשוב על זה, אתה יכול לייצר את זה. ואם הראש שלך פתוח תייצר דברים שאיש לא חושב שאפשר לייצר. אם תהיה נחוש וקשוב, תזכה במה שחיפשת והרבה יותר מכך.

"באשר לקריירה של הסטודנט שלא הכול מצליח לו - הרי לומדים גם מכישלונות. סטונדטים שמגיעים למעבדה כמו שלי הם אנשים שרגילים להצליח מאוד מגיל צעיר. הם תמיד קיבלו ציונים מעולים, תמיד אמרו להם שהם מבריקים, ואז הם מגיעים למעבדה שלי ובמשך חצי שנה הם חושבים שהכול היה טעות והם בעצם כישלון נורא. חייבים לשלוף אותם מהדרך שבה הלכו, שלימדה אותם להאמין שהכול צריך להתקדם על פי התוכנית. אני מלמד אותם להתמודד עם הבלתי צפוי".

"כפליט, אתה אף פעם לא נורמלי, אבל המדע הוא עדיין אחת השפות הבינלאומיות היחידות, וצריך לשמר את זה"

פרופ' עומר יאגהי נולד בירדן למשפחה שהיו בה עוד עשרה אחים ושלוש אחיות, ולדבריו "בגלל ריבוי האחים, כל אחד זכה להמון עצמאות. אני תמיד הייתי ילד מתבודד. ראיתי דברים שקרו סביבי ולא השתתפתי כל כך. התעניינתי בלימודים ולא שיחקתי הרבה עם ילדים אחרים. הייתי מספיק לעצמי. הייתי ילד רגיש מאוד, כי תמיד הצבתי לעצמי רף גבוה. אם ההורים שלי ביקרו אותי, לא לקחתי את זה בקלות כי תמיד דחפתי את עצמי ורציתי לעשות הכול טוב יותר מכל אחד אחר. לא הייתי מוכן להראות להורים שלי את גיליון הציונים שלי, ואחרי שעשיתי להם כמה טנטרומים, הם הפסיקו לשאול. למזלי, כשהתבגרתי התמתנתי בתחום הזה ולמדתי שביקורת היא הדבר המבורך ביותר, אם היא כנה".

כאשר יאגהי הגיע לגיל התיכון, אביו לא ראה עתיד עבור הילד המבריק בירדן, והציע לו שתי אפשרויות - להגר לרוסיה כדי ללמוד רפואה או הנדסה, או לארה"ב כדי ללמוד כימיה. יאגהי בחר בארה"ב.

ההורים שלך הגיעו מרקע משכיל?

"המשפחה שלי הייתה פליטים פלסטיניים ולא היה לנו כלום. היינו צריכים לבנות את החיים שלנו מחדש ושום דבר לא היה קל. הכול היה קשה. ובתוך זה האהבה שלי לכימיה והאהבה של ההורים שלי ניחמו אותי.

"אני מאמין שאנחנו נולדים עם סיכוי להצליח. אני חושב שזה נמצא בדנ"א של כולנו. לחלקנו יש סיכוי גדול ולחלקנו יש סיכוי קטן, אבל לכולנו יש סיכוי. וכשגיליתי את הכימיה, לא ידעתי שזה משנה את החיים שלי ואת החיים של כל מי שיושפע מכך כשגיליתי עם הצוות שלי כימיה חדשה לגמרי. ואם היית רואה אותי, גם את היית אומרת, הילד הזה בודד ומגיע מרקע צנוע. מה הוא כבר ישיג? אולי דווקא בגלל שהייתי בודד ועצמאי מנעוריי הצלחתי לעשות דברים מיוחדים. כאילו ממילא מעולם לא הייתי על המסלול הרגיל של האנושות".

הראיון עם יאגהי התקיים בעת שביקר בישראל, אולם הוא סירב לספר אם חיפש את השכונה שעזבו הוריו. הוא מדגיש שביתו הוא בארה"ב.

מה הרגשתך היום לגבי ישראל?

"אני שמח לקבל את פרס וולף. הרבה מדינות הכירו בתרומה שלי ושמחתי לקבל גם הכרה מישראל. אני נרגש מזה מאוד. אני מדען, והמדע חייב ללכת בדרך שלו. מדענים חייבים להיות עצמאים מהעולם כדי לעשות את המדע שלהם. אני מרגיש שאני עושה את המדע הכי טוב שלי כשאני ממש עצמאי".

איזו משמעות יש מבחינתך לעובדה שגדלת במשפחה של פליטים?

"אני חושב שפליטים סובלים מאוד. כפליט, אתה אף פעם לא נורמלי. זה היה טראומתי מאוד להורים שלי וגם לי כילד, אבל המדע הוא עדיין אחת השפות הבינלאומיות היחידות, וצריך לשמר את זה".

פרופ' עומר יאגהי

גיל: 53

תפקיד נוכחי: פרופ' לכימיה באוניברסיטת ברקלי בקליפורניה

תרומה למדע: פיתוח קטגוריה חדשה של מולקולות

מסלול: דילג על תיכון והשתלב בקולג' הקהילתי האדסון ואלי בניו יורק. במהלך התואר עבר לאוניברסיטת אלבני בניו יורק. החל לימודים לדוקטורט באוניברסיטת אילינוי בגיל 20, ולאחר מכן המשיך לפוסט דוקטורט בהרווארד. שימש כפרופ' באוניברסיטאות אריזונה, מישיגן וקליפורניה. זכה בפרסים רבים, וביניהם פרס וולף היוקרתי.  

רוצה להשאר מעודכן/ת בנושא הסיפורים הגדולים של השבוע?
✓ הרישום בוצע בהצלחה!
צרו איתנו קשר *5988