אוסאמו שימומורה (Osamu Shimomura): הכימאי שסחט אור ממדוזות
בקיץ 1961, על המים בפריידיי הארבור (Friday Harbor), וושינגטון, כימאי יפני והמנטור האמריקאי שלו דלו מים כשניים עד שלושת אלפים מדוזות ביום ממפרץ פיוג'ט (Puget Sound) והמשיכו בכך עד שהעבירו דרך שולחן העבודה שלהם כחמישים אלף בעלי חיים בקירוב. "המעבדה שלנו נראתה כמו מפעל והייתה מלאה בריח של מדוזות", נזכר שימומורה. הוא חזר על גרסה כלשהי של הטקס הזה במשך תשעה-עשר קיצים, כשהוא מעלה בחכתו מאות אלפי דגימות. מה שהוא הוציא בסופו של דבר מתוך הרפש העניק לביולוגיה את המנורה השימושית ביותר שלה.
הבזק מעל נגסאקי
הוא היה בנו של קצין בצבא הקיסרי היפני, נולד ב-27 באוגוסט 1928 בפוקוצ'יאמה (Fukuchiyama), קיוטו, ועבר בין עמדות שירותו של אביו – מנצ'וקוו, ואז אוסקה – לפני שהמשפחה השתקעה באיסהאיה (Isahaya) שבמחוז נגסאקי. הוא היה בן שש-עשרה באוגוסט 1945 כשהמלחמה הגיעה מעל לראשו. עשרים וחמישה קילומטרים ממוקד הפיצוץ, הוא שמע את המפציץ בוקסקר (Bockscar) לפני ההתפוצצות; ההבזק הותיר אותו עיוור למשך כ-30 שניות, ולאחר מכן ירד עליו הגשם השחור הרדיואקטיבי. לימודיו כבר נקטעו על ידי המלחמה. סבתו, שגידלה אותו על מושגי כבוד וחוסן של סמוראים, סיפקה את המזג שהכיתה לא סיפקה.
המכללה שקיבלה אותו ללא תעודת גמר
בשנת 1948 קיבלה אותו המכללה לרוקחות של נגסאקי ללא תעודת בגרות, מעשה של חסד מוסדי שקבע את שארית חייו. הוא קיבל תואר ברוקחות ב-1951 ממה שהוא כיום בית הספר למדעי הרוקחות של אוניברסיטת נגסאקי ונשאר שם כעוזר מעבדה עד 1955, עבודה ללא תקרה ברורה. מה ששינה את הדברים הייתה היכרות עם יושימאסה היראטה (Yoshimasa Hirata) מאוניברסיטת נאגויה, שלקח אותו תחת חסותו והטיל עליו בעיה שהביסה כימאים בעלי תעודות טובות יותר: מדוע השרידים המרוסקים והיבשים של זבוב האש הימי Vargula hilgendorfii זוהרים בכחול כשמרטיבים אותם.
עשרה חודשים, גביש אחד
המשימה נועדה להעסיק אותו. היא העסיקה אותו במשך עשרה חודשים, שבסופם היה לו לוציפרין גבישי טהור – המולקולה פולטת האור עצמה, שבודדה ב-1957 מתמצית לא יציבה לשמצה שהתחמצנה ברגע שנגעו בה. המאמר, "לוציפרין גבישי של Cypridina" ב-Bulletin of the Chemical Society of Japan, היה הישג טכני שהופץ הרבה מעבר ליפן. נאגויה העניקה לו תואר שני בכימיה אורגנית ב-1958, וב-1960, דוקטורט על עבודת מחקר בנושא המבנה של לוציפרין של זבוב האש הימי. הוא נכנס לאוניברסיטה ללא תעודת בגרות ועזב אותה עם דוקטורט ומוניטין בינלאומי על ביצוע הבלתי אפשרי בעבודת יד.
מפעל המדוזות
פרנק ג'ונסון (Frank Johnson) מאוניברסיטת פרינסטון קרא את המאמר על הלוציפרין וגייס אותו; שימומורה הגיע ב-1960 במסגרת תוכנית פולברייט. ג'ונסון הציב אותו לעבוד על Aequorea victoria, מדוזת הקריסטל, שאיש לא יכול היה להסביר את השוליים הזוהרים שלה. היה צריך לצוד את בעלי החיים בטבע, ולכן העבודה עברה מדי קיץ למעבדות פריידיי הארבור של אוניברסיטת וושינגטון. קנה המידה היה תעשייתי והכימיה הייתה אומללה – החומר מפיק האור התפרק במהירות והיבול היה קטן באופן מזערי.
Twenty questions, eight minutes on the clock, and a percentile measured against everyone who has taken it. No sign-up.
Take the IQ test →בשנת 1962 העבודה השתלמה פעמיים. שימומורה בודד אקוורין (aequorin), חלבון שפולט אור כחול כאשר סידן נקשר אליו, ולצידו חלבון שני, משני, שזהר בירוק. החלבון הירוק היה, במשך שנים, מחשבה שלאחר מעשה – סקרנות שהובחנה בזמן המרדף אחרי הכחול. זה היה החלבון הזרחני הירוק.
החלבון שנשא את המנורה שלו
התובנה המכרעת הגיעה מאוחר יותר, כששימומורה פיצח את הכימיה ולא רק את עצם קיומו של ה-GFP, כשמיפה את מבנה החלבונים ב-1972. הוא הראה שהכרומופור פולט האור של ה-GFP בנוי בתוך שרשרת הפפטידים שלו – החלבון מייצר מנורה משלו, ללא צורך במצע חיצוני, ללא קופקטור, ללא מולקולה שאולה. העובדה המבנית היחידה הזו היא מה שהפך את כל מה שבא לאחר מכן לאפשרי. מכיוון שמנגנון האור היה מקודד ברצף החלבון, ניתן היה לשבט את הגן ולהכניס אותו לכל אורגניזם, שם הוא היה זוהר בכוחות עצמו. מרטין צ'לפי (Martin Chalfie) הדגים את ה-GFP כתג חי; רוג'ר טסיין (Roger Tsien) הנדס את פלטת הצבעים שהפכה אותו לכלי כללי. בשנת 2008 השלושה חלקו את פרס נובל לכימיה, בשווי של כ-1.4 מיליון דולר, "על הגילוי והפיתוח של החלבון הזרחני הירוק, GFP."
שימומורה גם חילק את החומר שהשיג בעמל רב. לפני שהנדסה גנטית הפכה את ה-GFP לשכפול, הוא הפיץ את מלאי החלבון שקצר בעמל רב למעבדות ברחבי העולם בחינם.
הפרופסור הכי נעדר בבוסטון
הוא העביר את רוב הקריירה שלו כמדען בכיר במעבדה לביולוגיה ימית בוודס הול (Woods Hole), עם משרה של פרופסור לפיזיולוגיה בבית הספר לרפואה של אוניברסיטת בוסטון שבה נהג כבפורמליות: לפי דיווחי האוניברסיטה עצמה הוא דרך בקמפוס שלוש פעמים בין 1982 ל-2001, והמנהלים גילו שהוא פרש רק כאשר הכרזת הנובל אילצה את השאלה. הוא המשיך לעבוד על ביולומינסנציה זמן רב לאחר שהתחום עבר לכלים שהוא הפך לאפשריים, וכתב את המונוגרפיה הסטנדרטית, Bioluminescence: Chemical Principles and Methods, יחד עם ספר זיכרונות יפני, Learning from Jellyfish: The Path to the Nobel Prize. אשתו אקמי, כימאית אורגנית שפגש בנגסאקי, הייתה שותפתו למחקר במשך עשורים. בנם צומוטו הפך למומחה לאבטחת מחשבים הידוע בסיוע בתפיסת ההאקר קווין מיטניק (Kevin Mitnick); בתם סאצ'י היא חוקרת ימי הביניים באוניברסיטת וירג'יניה קומונוולת'.
מדוע אוסאמו מכונה גאון
האיכות המוצגת כאן אינה זיקוקים רעיוניים. זוהי יכולת פתולוגית כמעט לטיהור – היכולת לחלץ מולקולה שבירה והרסנית מעצמה מאוקיינוס של רפש ביולוגי, ולעשות זאת שוב ושוב, בקנה מידה רחב, כאשר החומר של כל השאר כבר התחמצן. גביש לוציפרין של Cypridina בעשרה חודשים, לאחר שאחרים נכשלו במשך שנים, הוא הישג של מלאכת יד בראש ובראשונה והישג אינטלקטואלי בשנית, ושימומורה היה הראשון לומר זאת. ההסבר שלו לקריירה שלו היה התמדה פשוטה: "למדתי שכל בעיה קשה ניתן לפתור במאמץ רב."
התביעה האינטלקטואלית נשענת על דבר אחד, והוא גדול. ההכרה בכך ש-GFP מכיל את הכרומופור שלו בתוך שרשרת הפפטידים שלו – שאין צורך בשום מולקולה אחרת – הייתה הצעד הרעיוני שאף אחד אחר לא נקט לגבי אף חלבון, וזו הסיבה שהגן יכול היה מאוחר יותר להיות משובט ולשמש כסמן אוניברסלי. כל מה שעולם הביוטכנולוגיה עושה עם תגים פלואורסצנטיים נובע מהתצפית הזו.
טענת הנגד הכנה היא ששימומורה עשה זאת בעצמו. הוא הדגיש שוב ושוב שהוא "לא ניסה ולא התכוון לגלות" סמן ביולוגי, והשתמש בנובל שלו כדי לטעון לערכו של מחקר בסיסי ללא מטרה מעשית. הוא לא בנה את הכלי; צ'לפי וטסיין עשו זאת. עמיתים תיארו אדם עניו ומדבר בשקט שחשב שצירופי מקרים וסיבולת מסבירים יותר מכישרון. קרא לזה גאונות של ידיים ושל תשומת לב בלתי פוסקת, לא של תיאוריה.
מורשת
ה-GFP הפך כעת לכה שגרתי במעבדות עד שסיפור המקור שלו דהה: כל נוירון זוהר, תא גידול, ומבחן ביטוי גנים חוזרים אל דליי מדוזות על מזח בוושינגטון. שימומורה אסף כיבודים מאוחר – פרס פירס (Pearse Prize) ב-2004, פרס אסאהי (Asahi Prize) ב-2006, עיטור התרבות של יפן ב-2008, פרס האווזה המוזהבת (Golden Goose Award) ב-2012, ובחירה לאקדמיה הלאומית למדעים של ארה"ב ב-2013. הוא מת מסרטן ב-19 באוקטובר 2018 בנגסאקי, בגיל 90, בעיר שאת חורבנה ראה כנער.