|
לינוס פאולינג
לינוס קארל פאולינג (בתעתיק מדויק יותר: ליינוס פולינג, באנגלית: Linus Carl Pauling; 28 בפברואר 1901 - 19 באוגוסט 1994) היה כימאי-פיזיקאי, פעיל שלום וסופר אמריקאי. פאולינג הוא אחד הכימאים המשפיעים ביותר בהיסטוריה ונמנה עם המדענים החשובים של המאה ה-20.[1] פאולינג קיבל את פרס נובל לכימיה לשנת 1954 על מחקריו בעניין טבעו של הקשר הכימי, ואת פרס נובל לשלום לשנת 1962 על המערכה שהוביל נגד ניסויים גרעיניים מעל פני הקרקע. על פועלו זה הוענק לו גם פרס לנין לשלום לשנים 1968–1969. הוא אחד מחמישה בלבד שזכו יותר מפעם אחת בפרס נובל (מארי קירי, ג'ון ברדין, פרדריק סנגר וקרל בארי שארפלס הם האחרים), אחד מהשניים שקיבלו פרסי נובל בתחומים שונים (השנייה היא מארי קירי – לכימיה ולפיזיקה), והיחיד שקיבל שני פרסים בלי שותפים. השנים הראשונות פאולינג נולד בפורטלנד, אורגון, והיה בנם הבכור של הרמן הנרי ויליאם פאולינג (1876–1910) ולוסי איזבל "בל" דרלינג (1881–1926). הוא נקרא ליינוס קארל על שמם של סבו מצד אמו, ליינוס, וסבו מצד אביו, קארל. מצד אביו היה פאולינג צאצא של חקלאים מפרוסיה שהיגרו למושבות הגרמניות במיזורי. קארל פאולינג, סבו של ליינוס, עבר עם משפחתו לקליפורניה, ולבסוף השתקע באוסוויגו, אורגון, ועבד שם בבית יציקה.[2] לאחר שאביו של ליינוס, הרמן פאולינג, סיים את בית הספר היסודי, הוא שימש כשוליית רוקחים עד שהיה לרוקח בזכות עצמו. מוצאה של אמו של פאולינג, לוסי, היה אנגלי-סקוטי. אביה, ליינוס וילסון דרלינג, התייתם בגיל 11 והיה במשך חייו שוליית אופים, מורה, חקלאי, מודד, מנהל סניף דואר ועורך דין. לו ולאליס, אשתו, נולדו ארבע בנות, ולוסי ביניהן. ב-17 ביולי 1888 ילדה אליס את ילדם החמישי, אבל התינוק נולד מת. כעבור פחות מחודש גם היא מתה, ודרלינג נשאר לטפל לבדו בארבע בנותיהם הצעירות. כשהרמן היה בן 23 ולוסי הייתה בת 18, הם נפגשו בארוחת ערב. כעבור חצי שנה הם נישאו.[3] בשנה הראשונה לחייו של ליינוס פאולינג גרו הוריו בדירת חדר בפורטלנד. בשנת 1902, אחרי שנולדה אחותו פאולינה, החליטו הוריו של פאולינג לעזוב את העיר.[4] היה להם צפוף בדירה, והם לא יכלו להרשות לעצמם דיור מרווח יותר בפורטלנד. לוסי גרה אצל הוריו של הרמן באוסוויגו, בזמן שהוא חיפש להם בית חדש. הוא מצא עבודה בסיילם, כסוכן נוסע של חברת תרופות, והמשפחה עברה לגור שם. שנה אחרי הולדת אחותו השנייה של ליינוס, לוסיל, בשנת 1904, חזרה המשפחה לאוסוויגו, והרמן פאולינג פתח בה בית מרקחת משלו.[4] העסקים באוסוויגו היו חלשים, ובשנת 1905 המשפחה עברה לקונדון.[5] בגיל תשע היה ליינוס תולעת ספרים. אביו כתב מכתב לעיתון ב-12 במאי 1910, וביקש המלצות לספרים שיעסיקו אותו. חברו של פאולינג, לויד א' ג'פרס, ערך ניסויים בערכת כימיה קטנה. פאולינג הוקסם והחליט שהוא רוצה להיות כימאי.[6] בבית הספר התיכון המשיך פאולינג לערוך ניסויים בכימיה. חלק גדול מהציוד והחומרים שהשתמש בהם, היו שיירים שלקח ממפעל פלדה נטוש. עם חבר מבוגר יותר, לויד סיימון, הוא הקים במרתף ביתו של סיימון את Palmon Laboratories, מעבדה שהציעה שירותי דגימה ובדיקה למחלבות המקומיות. אבל המחלבות לא מיהרו לסמוך על שני הנערים, והעסק נכשל ונסגר.[7] בסתיו של 1916 היה פאולינג בן ה-15 תלמיד השנה האחרונה בתיכון, וציוניו אפשרו לו להיכנס לקולג' החקלאי של אורגון.[8] חסרו לו שני קורסי חובה בהיסטוריה אמריקאית כדי לקבל תעודת בגרות. הוא ביקש ממנהל בית הספר ללמוד את שניהם במקביל בסמסטר האביב, אבל המנהל דחה את בקשתו וביוני החליט פאולינג לעזוב את בית הספר בלי תעודה. כעבור 45 שנים, אחרי שזכה בשני פרסי נובל, העניק לו בית הספר התיכון - תיכון וושינגטון בפורטלנד - את תעודת הבגרות.[9] בקיץ עבד פאולינג תמורת שמונה דולר לשבוע במשרה חלקית בחנות מכולת, ואחר כך קיבל משרת מכונאי מתלמד במשכורת של 40 דולר בחודש. הוא הצטיין בעבודתו ומשכורתו עלתה תוך זמן קצר ל-50 דולר בחודש.[10] בזמנו הפנוי הוא הקים מעבדת צילום עם שני חברים, וקיבל עבודות מחברת צילום מקומית. הוא קיווה שהעסק יתבסס, והוא יוכל למשוך ממנו סכום קבוע שיעזור למימון לימודיו הגבוהים בעתיד.[11] כשקיבל בספטמבר 1917 מכתב המאשר את קבלתו לקולג' החקלאי של אורגון, התפטר מיד.[12] השכלה גבוהה באוקטובר 1917 גר פאולינג במעונות הקמפוס בקורווליס, אורגון, עם בן דודו מרווין ועם אדם נוסף. מאתיים הדולרים שחסך בעבודות מזדמנות, עזרו לו לממן את לימודיו. בסמסטר הראשון נרשם פאולינג לשני קורסים בכימיה, לשניים במתמטיקה, לשרטוט מכני, למבוא למכרות ושימוש בחומרי נפץ, לפרוזה אנגלית מודרנית, להתעמלות ולתרגילי סדר.[13] פאולינג היה פעיל בחיי הקמפוס וייסד את הסניף המקומי של אחוות דלתא אופסילון.[14] בתחילת שנת הלימודים התאהב פאולינג בתלמידת שנה ראשונה בשם איירין. הוא לקח אותה למופעים ולמשחקים, ועד סוף אוקטובר כבר בזבז מאה וחמישים דולר מחסכונותיו. עד מהרה קיבל עבודה במעונות של הבנות, ועבד מאה שעות בחודש בביקוע עצים להסקה, בחיתוך בשר ובניקיון המטבח תמורת 25 סנט לשעה. כדי לצמצם בהוצאות, הוא התחיל לאכול ארוחה חמה אחת ביום במסעדה מחוץ לקמפוס.[13] בסוף השנה השנייה הוא חשב לעבוד בפורטלנד כדי לתמוך באמו כספית, אבל הקולג' הציע לו ללמד את הקורס בניתוח כמותי – קורס שהוא עצמו אך זה למד. הוא עבד ארבעים שעות בשבוע במעבדה ובכיתות והרוויח מאה דולר לחודש.[15] כך הצליח להמשיך את לימודיו בקולג'. בשנתיים האחרונות בבית הספר התוודע פאולינג לעבודתם של גילברט ניוטון לואיס ואירווינג לאנגמיור על המבנה האלקטרוני של האטומים ועל שיתוף אלקטרונים היוצר מהם מולקולות.[15] הוא החליט למקד את המחקר שלו בקשרים שבין תכונותיו הפיזיקליות והכימיות של החומר לבין מבנה האטומים שמהם הוא מורכב, והיה לאחד מחלוצי תחום המחקר החדש - הכימיה הקוונטית. פאולינג החל להזניח את לימודי מדעי הרוח ומדעי החברה. הוא גם מיצה את כל הקורסים שניתנו במחלקות לפיזיקה ולמתמטיקה. פרופ' סמואל גרף בחר בפאולינג להיות עוזר ההוראה שלו באחד מהקורסים המתקדמים במתמטיקה.[16] בחורף של שנת הלימודים האחרונה התבקש פאולינג ללמד קורס כימיה לתלמידות כלכלת בית. באחד השיעורים האלה פגש פאולינג את אשתו לעתיד, אווה הלן מילר.[17] בשנת 1922 קיבל פאולינג תואר ראשון בהנדסה כימית מהקולג' החקלאי של אורגון, והמשיך ללימודי מוסמכים במכון הטכנולוגי של קליפורניה (הידוע גם בכינוי קלטק) בפסדינה. במחקר שלו לתואר הוא נעזר בקריסטלוגרפיה בקרני רנטגן כדי לגלות את מבנה הגבישים. בזמן שהיה בקלטק הוא פרסם שבעה מאמרים על המבנה הגבישי של מינרלים. בשנת 1925 הוענק לו דוקטורט בהצטיינות יתרה בכימיה פיזיקלית ובפיזיקה מתמטית. חייו הפרטייםכשפאולינג לימד בקולג' את הקורס "כימיה לתלמידות כלכלת בית"[18] הוא פגש את אשתו לעתיד, אווה הלן מילר. הם נישאו ב-17 ביוני 1923 ונשארו נשואים עד מותה של אווה ב-1981. נולדו להם שלושה בנים – ליינוס ג'וניור, פיטר ואדוארד קרלין, ובת אחת – לינדה.[19] בניו של פאולינג גדלו להיות מדענים וחוקרים: ליינוס היה פסיכיאטר, פטר – קריסטלוגרף, ואדוארד קרלין – ביולוג. לינדה נישאה לגאולוג.[20] בנעוריו היה פאולינג חבר בכנסייה הלותרנית, אך מאוחר יותר הצטרף לכנסייה האוניטרית האוניברסלית. כשנתיים לפני מותו הצהיר שהוא אתאיסט, והוסיף: "אני איני לוחמני באתאיזם שלי. הפיזיקאי התאורטי הדגול פול דיראק הוא אתאיסט לוחמני. כנראה חשוב לו לדון בקיומו של אלוהים. לי לא. פעם מישהו אמר בצחוק שאין אלוהים ודיראק הוא נביאו". [21] קריירהפאולינג פגש לראשונה במושגי מכניקת הקוונטים, כשלמד באוניברסיטת המדינה של אורגון. אחר כך הוא נסע לאירופה על מלגת גוגנהיים כדי ללמוד אצל הפיזיקאי הגרמני ארנולד זומרפלד במינכן, אצל הפיזיקאי הדני נילס בוהר בקופנהגן ואצל הפיזיקאי האוסטרי ארווין שרדינגר בציריך. כל השלושה היו מומחים בתחום החדש של מכניקת הקוונטים ובענפים נוספים של הפיזיקה. פאולינג ביקש לבדוק אם ניתן ליישם את מכניקת הקוונטים בתחום העניין שלו – המבנה האלקטרוני של האטומים והמולקולות. בציריך הכיר פאולינג גם את אחד הניתוחים הראשונים של הקשרים במולקולת המימן על פי מכניקת הקוונטים, שעשו ולטר הייטלר ופריץ לונדון. פאולינג הקדיש את שתי שנות שהותו באירופה למחקר זה, והחליט להתמקד בו גם בהמשך. הוא היה לאחד המדענים הראשונים בתחום הכימיה הקוונטית ולחלוץ בהחלת חוקי מכניקת הקוונטים על מבנה המולקולות. בשנת 1927 קיבל פאולינג על עצמו תפקיד חדש כמרצה זוטר לכימיה תאורטית במכון הטכנולוגי של קליפורניה (Caltech). חמש השנים הראשונות של הקריירה האקדמית שלו היו פוריות מאוד, והוא המשיך לעסוק במחקריו על גבישים באמצעות קרני רנטגן וגם בחישובים על אטומים ומולקולות על פי מכניקת הקוונטים. הוא פרסם כחמישים מאמרים בחמש שנים אלו, וניסח חמישה כללים הידועים היום בשם חוקי פאולינג. ב-1929 כבר קודם למעמד פרופסור חבר, וב-1930 – לפרופסור מן המניין. בשנת 1931 העניקה האגודה האמריקנית לכימיה לפאולינג את פרס אירווינג לאנגמיור למחקר המשמעותי ביותר במדע טהור על ידי אדם בן 30 או פחות.[22] ב-1932 פרסם פאולינג את המאמר שנחשב בעיניו המאמר החשוב ביותר שלו, ובו ניסח לראשונה את רעיון הכלאת האורביטלים האטומיים וניתח את הערכיות המרובעת של אטום הפחמן.[23] בקלטק התיידד פאולינג עם הפיזיקאי התאורטי רוברט אופנהיימר מאוניברסיטת קליפורניה בברקלי, שמדי שנה נהג לחקור וללמד גם בקלטק. השניים תכננו לחקור יחד את נושא טבעו של הקשר הכימי: אופנהיימר היה אמור לספק, ככל הנראה, את המתמטיקה, ופאולינג היה אמור לפרש את התוצאות. היחסים ביניהם השתבשו כשפאולינג התחיל לחשוד שאופנהיימר מתקרב מדי לאשתו, אווה הלן. פעם, כאשר פאולינג היה בעבודה, בא אופנהיימר לביתם והפתיע את אווה הלן בהזמנה לנסיעה רומנטית למקסיקו. בקיץ 1930 נסע פאולינג שוב לאירופה ושם שמע על שימוש באלקטרונים במחקרי עקיפה הדומים למחקרים שהוא עצמו ערך בעזרת קרני רנטגן. כשחזר, הוא בנה בקלטק, ביחד עם סטודנט שלו, ל' א' ברוקוויי, מכשיר עקיפה באמצעות אלקטרונים, והשתמש בו כדי לחקור את המבנה המולקולרי של חומרים כימיים רבים. פאולינג הציג את המושג אלקטרושליליות בשנת 1932. הוא הגדיר את סולם האלקטרושליליות הקרוי על שמו על סמך המאפיינים השונים של המולקולות, כגון האנרגיה הנדרשת לניתוק קשרים בין האטומים שבהן או מומנטי הדיפול שלהן, וקבע לרוב היסודות ערך מספרי העוזר לנבא את טבעם של הקשרים בין האטומים שבמולקולות. אקטיביזםפאולינג היה א-פוליטי עד מלחמת העולם השנייה, אך בעקבות המלחמה ובעקבות הפציפיזם של אשתו השתנו חייו מן הקצה אל הקצה, והוא נעשה פעיל שלום. בתחילת פרויקט מנהטן, הזמין אותו רוברט אופנהיימר להיות אחראי על חטיבת הכימיה של הפרויקט, אך הוא סירב משום שלא רצה לעקור את משפחתו. הוא עבד על פרויקטים אחרים שהיו להם יישומים צבאיים, כגון חומרי נפץ, הנעת טילים, מד חמצן עבור צוללות ופטנט הפגז חודר השריון, וזכה במדליית הצטיינות נשיאותית.[24][25] ב-1946 הצטרף לוועדת החירום של מדעני האטום בראשות אלברט איינשטיין. [26] משימתה הייתה להזהיר את הציבור מפני הסכנות הכרוכות בפיתוח נשק גרעיני. בגלל האקטיביזם הפוליטי שלו סירבה מחלקת המדינה של ארצות הברית לתת לו דרכון בשנת 1952, כאשר הוזמן להרצות בכנס מדעי בלונדון.[27] דרכונו הוחזר לו ב-1954, זמן קצר לפני הטקס בסטוקהולם שבו קיבל את פרס נובל הראשון שלו. ב-1955 הוא הצטרף לאיינשטיין, לברטרנד ראסל ולעוד שמונה מדענים ואנשי רוח מובילים אחרים, וחתם על מניפסט ראסל-איינשטיין.[28] בשנת 1958 התגייס פאולינג לקידום עצומה בשיתוף עם מייסדי הוועדה האזרחית של סנט לואיס למען מידע גרעיני (CNI). קבוצה זו, בראשות פרופסורים מאוניברסיטת וושינגטון, ארגנה מחקר על הסטרונציום-90 הרדיואקטיבי בשיני חלב של ילדים ברחבי צפון אמריקה. "סקר שיני החלב", בראשות ד"ר לואיז רייס, הוכיח סופית בשנת 1961 כי ניסויים גרעיניים על-קרקעיים מעמידים את בריאות הציבור בסיכון משמעותי בגלל נשורת גרעינית המתפשטת בעיקר דרך חלב של פרות שאכלו עשב מזוהם.[29][30][31] פאולינג השתתף גם בעימות עם פיזיקאי האטום אדוארד טלר על הסיכוי שנשורת גרעינית תגרום למוטציות.[32] ב-1958, הגישו פאולינג ואשתו עצומה לאו"ם, בחתימתם של יותר מ 11,000 מדענים, שקראה לשים קץ לניסויים בנשק גרעיני. הלחץ הציבורי ותוצאותיו המפחידות של המחקר של CNI הובילו להשעייתם של ניסויים בנשק גרעיני מעל פני הקרקע, ולאחר מכן לאמנה החלקית למניעת ניסויים שנחתמה ב-1963 בידי קנדי וחרושצ'וב. ביום שבו נכנסה האמנה לתוקף, הכריזה ועדת פרס נובל על הענקת פרס נובל לשלום לפאולינג במילים אלה: "ליינוס קארל פאולינג, אשר מאז 1946 פעל ללא הרף לא רק נגד ניסויים בנשק גרעיני, לא רק נגד התפשטות כלי הנשק הללו, לא רק נגד עצם השימוש בהם, אלא נגד כל מלחמה כאמצעי לפתרון סכסוכים בינלאומיים, ...".[33] תרומתו החשובה של ה-CNI להשעיית הניסויים לא זכתה לכל הכרה שהיא, וגם לא המחקר פורץ הדרך של ד"ר רייס וסקר שיני החלב. המחלקה לכימיה בקלטק הייתה חשדנית כלפי דעותיו הפוליטיות של פאולינג, ואפילו לא בירכה אותו באופן רשמי. הם כן ערכו מסיבה קטנה לכבודו, והפגינו הערכה ואהדה בעיקר כלפי עבודתו על קרינה ומוטציות. פאולינג המשיך בפעילותו למען השלום גם בשנים הבאות, וב-1974 היה שותף לייסודה של הליגה ההומניסטית הבינלאומית. הוא היה נשיא הוועדה המדעית המייעצת של האיגוד העולמי להגנת החיים וגם אחד החותמים על הצהרת דוברובניק-פילדלפיה. רבים ממבקריו של פאולינג, וביניהם גם מדענים שהעריכו את תרומתו לכימיה, חלקו על עמדותיו הפוליטיות וראו בו דובר נאיבי של הקומוניזם הסובייטי. הוא נצטווה להופיע בפני ועדת המשנה של הסנאט האמריקאי לביטחון פנים אשר כינתה אותו "השם המדעי מספר אחת המופיע בכל פעילות חשובה של מתקפת השלום הקומוניסטית על הארץ הזאת." כותרת במגזין לייף מתארת את פרס נובל בשנת 1962 כ"עלבון מוזר מנורווגיה". בשנת 1970 זכה פאולינג בפרס לנין לשלום של ברית המועצות.[34] מולקולות ביולוגיותבאמצע שנות ה-30 של המאה נטתה מדיניות המימון של קרן רוקפלר לטובת המחקר הביולוגי, ופאולינג, שהושפע מכך במידה רבה, החליט לנסות תחומי מחקר חדשים. אמנם, בהתחלה הוא התמקד כמעט אך ורק במבנים מולקולריים לא אורגניים, אבל גם חשב מדי פעם על מולקולות שיש להן חשיבות ביולוגית, בין השאר משום שקלטק הלכה והתחזקה בתחום הביולוגיה. מחקריו הראשונים בתחום עסקו במבנה ההמוגלובין. הוא הוכיח כי מבנה מולקולת ההמוגלובין משתנה כאשר היא מקבלת או מאבדת אטום של חמצן. בעקבות תצפית זו הוא החליט להוסיף ולחקור את מבנה החלבון בכלל. הוא חזר לערוך ניתוחים באמצעות קריסטלוגרפיה בקרני רנטגן, אבל המבנים החלבוניים לא התמסרו לטכניקה הזו באותה קלות כמו גבישי המינרלים במחקריו הקודמים. צילומי הרנטגן הטובים ביותר של חלבונים בשנות ה-30 נעשו על ידי הקריסטלוגרף הבריטי ויליאם אסטבורי, אך כאשר פאולינג ניסה בשנת 1937 להסביר את תצפיותיו של אסטבורי באמצעות מכניקת הקוונטים, הוא נכשל. רק כעבור אחת עשרה שנים הצליח פאולינג להסביר מה הייתה הבעיה: הניתוח המתמטי שלו היה נכון, אלא שהמולקולות בצילומיו של אסטבורי סטו ממיקומן הצפוי, בגלל האופן שבו הן צולמו. פאולינג גיבש מודל למבנה ההמוגלובין שעל פיו האטומים מסודרים בצורת סליל, והחיל את הרעיון הזה על חלבונים בכלל. ב-1951 התבססו פאולינג, רוברט קורי והרמן ברנסון על המבנים של חומצות אמינו ופפטידים, ועל המבנה השטוח של הקשר הפפטידי, והראו שסלילי אלפא ומשטחי בטא הם התצורות העיקריות של המבנה השניוני בחלבון.[35] בעבודה זו באה לידי ביטוי יכולת החשיבה הבלתי שגרתית של פאולינג. בבסיס המבנה הסלילי עמד הרעיון המהפכני שסיבוב אחד של הסליל יכול להכיל מספר לא שלם של חומצת אמינו; במקרה של סליל האלפא, יש 3.7 חומצות אמינו בכל סיבוב. פאולינג העלה אז את ההשערה כי מבנה ה-DNA הוא סליל משולש,[36][37] אך היו במודל שלו מספר טעויות בסיסיות, כמו רעיון קיומן של קבוצות פוספט נייטרליות, העומד בסתירה לחומציותו של ה-DNA. הפיזיקאי ויליאם לורנס בראג ממעבדת קוונדיש היה מאוכזב שהפסיד לפאולינג במירוץ לגילוי מבנה החלבון. צוותו של בראג שגה אז שגיאה יסודית בכך שלא הביא בחשבון את אופיו המישורי של הקשר הפפטידי כשבנה את מודל החלבון שלו. כאשר נודע במעבדת קוונדיש כי פאולינג עובד על מודל למבנה המולקולרי של ה-DNA, הורשו ג'יימס ווטסון ופרנסיס קריק לחזור למחקר שנטשו בעבר, ולבנות מודל כזה. בהמשך הם נעזרו בנתונים מהותיים מתוך מחקר שלא פורסם של מוריס וילקינס ורוזלינד פרנקלין מקינגס קולג'. בתחילת 1953 הציגו ווטסון וקריק את מודל הסליל הכפול למבנה ה-DNA. מאוחר יותר מנה פאולינג סיבות שונות לשגיאות שעשה בקשר למבנה ה-DNA, וביניהן נתונים מטעים על צפיפות, והיעדר צילומים באיכות גבוהה של קריסטלוגרפיה בקרני רנטגן. כשפאולינג עסק במחקרו, יצרה רוזלינד פרנקלין באנגליה את הצילומים הטובים ביותר בעולם. הם היו המפתח להצלחה של ווטסון וקריק. פאולינג לא ראה אותם, אם כי עוזר המחקר שלו רוברט קורי כן ראה לפחות חלק מהם כשמילא את מקומו של פאולינג בכינוס באנגליה בנושא החלבון בקיץ 1952. פאולינג לא יכול היה להשתתף בכינוס כי הדרכון שלו עוכב בידי מחלקת המדינה של ארצות הברית בגלל חשד לנטיות קומוניסטיות (זו הייתה תחילת תקופת המקארתיזם בארצות הברית). כך נולדה האגדה כי פאולינג החמיץ את גילוי ה-DNA בגלל המצב הפוליטי. אבל הפוליטיקה לא שיחקה תפקיד חשוב עד כדי כך: כאמור, קורי כן ראה את הצילומים, וגם דרכונו של פאולינג עצמו הוחזר לו תוך כמה שבועות, והוא כן ביקר במעבדות באנגליה לפני כתיבת המאמר שלו על ה-DNA. היו לו הרבה הזדמנויות לבקר במעבדה של פרנקלין ולהתרשם מעבודתה, אך הוא בחר שלא לעשות זאת. פאולינג חקר גם תגובות אנזימטיות והיה בין הראשונים להצביע על כך שאנזימים מזרזים תגובות על ידי ייצוב מצב המעבר של התגובה. הוא גם היה בין המדענים הראשונים שהניחו כי ההיקשרות של נוגדנים לאנטיגנים נובעת מההשלמה ההדדית בין המבנים שלהם. ברוח דומה הוא כתב יחד עם מקס דלבריק, הפיזיקאי שהיה לביולוג, מאמר הטוען ששכפול DNA נובע ממשלימות, או השלמתיות (complementarity), ולא מדמיון (similarity), כפי שהציעו מספר חוקרים. המודל של ווטסון וקריק למבנה ה-DNA מאשר טענה זו. גנטיקה מולקולריתבנובמבר 1949 פרסמו ליינוס פאולינג, הארווי איטנו, ס' ג' זינגר ואיברט וולס את "אנמיה חרמשית, מחלה מולקולרית"[38] בכתב העת Science. זו הייתה העדות הראשונה למחלה של בני-אדם הנובעת מאנומליה בחלבון, והאנמיה החרמשית הייתה המחלה הראשונה שהובנה ברמה המולקולרית. באמצעות אלקטרופורזה הם הראו שלחולים באנמיה חרמשית הייתה צורה שונה של המוגלובין בתאי הדם האדומים, וכי לנשאים היו שתי צורות של המוגלובין – אחת רגילה ואחת שונה. זו הייתה גם הדוגמה הראשונה שבה חוקי התורשה של מנדל קבעו את תכונותיהם של החלבונים, ולא רק את נוכחותם או היעדרם, והיא סימנה את הולדתה של הגנטיקה המולקולרית. רפואה מולקולרית ומחקר רפואיבשנת 1941, בגיל 40, אובחנה אצל פאולינג מחלה כלייתית - מחלת ברייט. בעקבות המלצותיו של תומאס אדיס, שהיו יוצאות דופן בזמנו, הצליח פאולינג לשלוט במחלה באמצעות דיאטה דלת חלבון ונטולת מלח, ותוספי ויטמינים.[39] בשנת 1951 נתן פאולינג הרצאה בשם "רפואה מולקולרית".[40] לקראת סוף שנות ה-50 חקר פאולינג את חלקם של האנזימים בתפקוד המוח, מתוך הנחה שמחלות נפש עלולות להיגרם בין היתר בגלל תפקוד לקוי של אנזימים. ב-1965 קרא פאולינג את "טיפול פסיכיאטרי בניאצין" מאת הפסיכיאטר הקנדי אברם הופר ופיתח תאוריה שלפיה יש לוויטמינים השפעות ביוכימיות חשובות, שאינן קשורות למחלות החסר שהם מונעים. ב-1968 פרסם פאולינג מאמר קצר בשם "פסיכיאטריה אורתומולקולרית" בכתב העת Science[41] ובו הגדיר את עקרונות הטיפול המסיבי בוויטמינים, שהיה פופולרי אך גם שנוי במחלוקת בשנות ה-70, ואף נתן לו שם. פאולינג טבע את המונח "אורתומולקולרי" לציון הפרקטיקה של שינוי הריכוז של החומרים הנמצאים בדרך כלל בגוף כדי למנוע מחלות ולטפל בהן. רעיונותיו היו הבסיס לרפואה האורתומולקולרית, שלא אומצה בדרך כלל על ידי הרופאים הקונבנציונליים ונמתחה עליה ביקורת חריפה.[42][43] מחקריו של פאולינג על ויטמין C בשנותיו האחרונות עוררו מחלוקת. הראשון שהציג בפניו את הרעיון של נטילת ויטמין C במינון גבוה, היה הביוכימאי ארווין סטון, בשנת 1966. אחרי שהשתכנע בכוחו, התחיל פאולינג ליטול 3 גרם של ויטמין C מדי יום ביומו כדי למנוע הצטננות. הוא התלהב ממה שנראה בעיניו כהצלחה, ופנה לחקור את הספרות הקלינית, וב-1979 פרסם את הספר "ויטמין C והצטננות". ב-1971 החל בשיתוף פעולה קליני ארוך עם המנתח הבריטי יואן קמרון על שימוש תוך ורידי בוויטמין C ונטילתו דרך הפה כטיפול בסרטן בחולים סופניים.[44] קמרון ופאולינג כתבו מאמרים טכניים רבים וספר פופולרי אחד, סרטן וויטמין C, שדנו בתצפיות שלהם. בזכות פאולינג נעשה הוויטמין C פופולרי בקרב הציבור, ובהמשך פאולינג אף פרסם שני מחקרים על קבוצה של מאה חולים סופניים לכאורה, שהראו הישרדות טובה פי ארבעה של חולים שטופלו בוויטמין C בהשוואה לחולים שלא טופלו.[45][46] תוצאות אלה נבדקו שוב ב-1982, ואז התגלה ששתי קבוצות החולים לא היו בנות-השוואה, שכן קבוצת הוויטמין C הייתה פחות חולה מלכתחילה, והחולים בה הוגדרו "סופניים" בשלב מוקדם יותר מהחולים בקבוצת השנייה.[47] בניסויים קליניים שנערכו מאוחר יותר על ידי מאיו קליניק גם נמצא שוויטמין C במינון גבוה (10,000 מ"ג) לא הועיל יותר מפלצבו בטיפול בסרטן ושאין כל תועלת במינון גבוה של ויטמין C.[48][49][50] אי-היכולת להוכיח בניסוי קליני תועלת כלשהי הובילה למסקנה שוויטמין C אינו יעיל בטיפול בסרטן; הממסד הרפואי אף התייחס לטענתו של פאולינג כי ויטמין C יכול למנוע הצטננות כאל אחיזת עיניים. [51] פאולינג ביטל את מסקנותיהם של המחקרים הללו וטען שהם בגדר "סילוף מכוון",[52][53] ומתח ביקורת על כך שהשימוש בוויטמין C במחקרים אלה היה דרך הפה ולא דרך הווריד[54] (כפי שנעשה בעשרת הימים הראשונים של המחקר המקורי של פאולינג[51]). פאולינג גם הצביע על כך שבמחקרים של מאיו קליניק נטלה גם קבוצת הביקורת ויטמין C במהלך הניסוי, ועל כך שמשך הטיפול בוויטמין C היה קצר; פאולינג דגל במינון גבוה של ויטמין C למשך כל חייו של חולה הסרטן, אבל החציון של משך הטיפול בוויטמין C בניסוי השני של מאיו קליניק היה 2.5 חודשים.[55] פאולינג וקמרון ניהלו ויכוח ציבורי ארוך ומר על התוצאות עם מורטל (המחבר הראשי של מחקרי מאיו קליניק), ובמהלכו האשימו שני הצדדים זה את זה בהתנהגות בלתי הולמת ובאוזלת יד מדעית. בסופו של דבר שמו הממצאים השליליים של מחקרי מאיו קליניק קץ לעניין הציבורי בוויטמין C כשיטת טיפול בסרטן.[53] למרות זאת המשיך פאולינג להטיף למען טיפול בסרטן ובהצטננות באמצעות וויטמין C, ועבד עם המכונים למיצוי הפוטנציאל האנושי למען שימוש בוויטמין C לטיפול בילדים עם פגיעה מוחית.[56] מאוחר יותר הוא עבד עם הרופא הקנדי אברם הופר על משטר תזונה הכולל מינון גבוה של ויטמין C כטיפול משלים לסרטן.[57] בשנת 1973 ייסד פאולינג ביחד עם ארתור ב. רובינסון ועמית נוסף את המכון לרפואה אורתומולקולרית במנלו פארק, קליפורניה. ששמו הוחלף עד מהרה להיות 'מכון ליינוס פאולינג למדע ורפואה'. פאולינג ניהל מחקר על ויטמין C, אבל גם המשיך בעבודתו התאורטית בכימיה ובפיזיקה עד מותו. בשנותיו האחרונות, הוא התחיל להתעניין במיוחד בתפקידו האפשרי של הוויטמין C במניעת טרשת עורקים ופרסם שלושה דוחות מקרה על השימוש בליזין ובוויטמין C להקלה על תעוקת לב. בשנת 1996, עבר מכון ליינוס פאולינג מפאלו אלטו, קליפורניה, לקורווליס, אורגון, וצורף לאוניברסיטת המדינה של אורגון, והוא עדיין ממשיך לעסוק במחקר על מיקרונוטריאנטים, פיטוכימיקלים (כימיקלים מן הצומח) ומרכיבי תזונה נוספים למניעה ולטיפול במחלות. מספר חוקרים שעבדו במכון ליינוס פאולינג בפאלו אלטו, הקימו את המכון למחקר המידע הגנטי. טבעו של הקשר הכימילקראת סוף שנות ה-20 החל פאולינג לפרסם מאמרים על טבעו של הקשר הכימי, וב-1939 הוציא לאור את ספר הלימוד המפורסם שלו בנושא זה. הוא מבוסס בעיקר על עבודתו שזיכתה אותו בשנת 1954 בפרס נובל לכימיה "על מחקרו בעניין טבעו של הקשר הכימי ועל יישומו להבהרת המבנה של חומרים מורכבים". פאולינג סיכם את מחקרו על הקשר הכימי בספר 'טבעו של הקשר הכימי' – אחד הספרים המשפיעים ביותר בכימיה בכל הזמנים.[58] בשלושים השנים שחלפו מאז 1939, כשהמהדורה הראשונה שלו יצאה לאור, צוטט ספר זה יותר מ-16,000 פעמים. אפילו היום, יותר מחצי מאה לאחר הפרסום הראשון, עדיין מצטטים מאמרים מדעיים מודרניים רבים בכתבי עת חשובים את העבודה הזאת. מתוך חלק ממחקרו על טבעו של הקשר הכימי פיתח פאולינג את המושג הכלאה אורביטלית.[59] בעוד אנחנו רגילים לתאר את האלקטרונים באטום באמצעות אורביטלים מסוג s, p וכו', מתברר כי לתיאור הקשרים בתוך מולקולות, עדיף לבנות פונקציות המשלבות חלק מהמאפיינים של כל אורביטל. כך, אורביטל 2s אחד ושלושה אורביטלי 2p באטום פחמן יכולים להשתלב וליצור ארבעה אורביטלים שקולים (הנקראים אורביטלים היברידיים sp3), המתאימים לתיאור תרכובות פחמן כגון מתאן, או שאורביטל 2s אחד ושניים מהאורביטלים 2p יכולים להשתלב (כשהאורביטל 2p הנוסף נשאר מחוץ להכלאה), וליצור שלושה אורביטלים שקולים (הנקראים אורביטלים היברידיים sp2), המתאימים לתיאור אלקנים כגון אתן, ויש שיטות הכלאה נוספות, לסוגים אחרים של מולקולות. תחום נוסף שחקר פאולינג היה היחס בין קשר יוני, שבו יש העברה של אלקטרונים בין אטומים, ובין קשר קוולנטי, שבו האטומים משתפים ביניהם אלקטרונים בצורה שוויונית. פאולינג הראה כי קשרים אלה הם מקרי קצה, וכי רוב סוגי הקשרים נמצאים על הסקאלה שביניהם. כאן היה רעיון האלקטרושליליות של פאולינג שימושי במיוחד; פער האלקטרושליליות בין זוג אטומים יהיה המנבא המובהק ביותר למידת היוניות של הקשר.[60] הנושא השלישי שפאולינג חקר ב'טבעו של הקשר הכימי' היה המבנה של הפחמימנים הארומטיים, ובמיוחד אב-הטיפוס, בנזן.[61] הכימאי הגרמני פרידריך אוגוסט קקולה הציע את המודל הטוב ביותר למבנה הבנזן. במודל זה יש שרשרת של קשרים כפולים וקשרים יחידים לסירוגין, והם "מחליפים" אלה את אלה במהירות. פאולינג הראה מודל מתאים המבוסס על מכניקת הקוונטים, של מבנה ביניים ששילב את שני סוגי הקשרים. במקום לדבר על התחלפויות מהירות של קשר יחיד בקשר זוגי ובחזרה, הוא דיבר על סופרפוזיציה שלהם. לתופעה זו ניתן בשלב מאוחר יותר השם רזוננס כימי.[62] במידה מסוימת, תופעה זו דומה להכלאה האורביטלית, שתוארה קודם, כי גם כאן משלבים מספר מבנים אלקטרוניים כדי לקבל תוצאת ביניים. מבנה גרעין האטוםב-16 בספטמבר 1952 כתב פאולינג כך במחברת מחקר חדשה: "החלטתי לתקוף את בעיית המבנה של הגרעין".[63] ב-15 באוקטובר 1965 פרסם פאולינג את מודל הספירון (spheron) הצפוף שלו לגרעין האטום בשני כתבי עת מכובדים – Science ו-PNAS.[64] במשך שלושה עשורים כמעט, עד מותו בשנת 1994, פרסם פאולינג מאמרים רבים על מודל הספירון.[65][66][67][68][69][70] הרעיון הבסיסי העומד מאחורי מודל הספירון (spheron) של פאולינג הוא שניתן לראות את הגרעין כאוסף "אשכולות של גרעינים". אשכולות הגרעינים הבסיסיים כוללים את הדאוטרון [np], ההליון [pnp] והטריטון [npn]. גרעין זוגי-זוגי מתואר כמורכב מאשכולות של חלקיקי אלפא, כפי שמתוארים פעמים רבות גרעינים קלים. פאולינג ניסה לגזור את מבנה הקליפה של הגרעין מתוך שיקולים גאומטריים טהורים הקשורים בפאונים משוכללים במקום להתחיל ממודל חלקיקים עצמאי כמו במודל הקליפות הרגיל. בראיון שנתן בשנת 1990, אמר פאולינג על המודל שלו:[71] "לאחרונה, אני מנסה לקבוע את פרטי המבנה של גרעין האטום על ידי ניתוח של תנודות כיפוף במצב היסוד ובמצב מעורר, כפי שהן נצפות בניסויים. מקריאת הספרות בפיזיקה ומקריאת Physical Review Letters וכתבי עת אחרים, אני יודע שפיזיקאים רבים מתעניינים בגרעין האטום, אבל אף אחד מהם, עד כמה שהצלחתי לגלות, אינו תוקף את הבעיה כמוני. אז אני פשוט ממשיך לעבוד בקצב שלי, ומחשב חישובים..." מורשתופאולינג מת מסרטן הערמונית ב-19 באוגוסט 1994 בביתו בביג סור שבקליפורניה. בן 93 היה במותו.[72] מצבה לזכרו הוצבה בבית הקברות בלייק אוסוויגו שבאורגון,[73] ובשנת 2005 העבירה לשם המשפחה את אפרם של פאולינג ושל רעייתו.[74] פאולינג נכלל ברשימת עשרים המדענים הגדולים בכל הזמנים של המגזין New Scientist, ורק הוא ואלברט איינשטיין, ייצגו בה את המאה העשרים. פאולינג יוצא דופן במגוון תחומי העניין שלו: מכניקת הקוונטים, כימיה אי-אורגנית, כימיה אורגנית, מבנה החלבון, ביולוגיה מולקולרית ורפואה. בכל התחומים הללו, ובמיוחד על הגבולות שביניהם, הוא תרם תרומות מכריעות. מחקריו על הקשר הכימי מציינים את תחילתה של הכימיה הקוונטית המודרנית, ורבים מהרעיונות שתרם, כמו הכלאה אורביטלית ואלקטרושליליות, נכנסו לספרי לימוד הכימיה הסטנדרטיים. גישת הקשר הערכי שלו לא הצליחה להסביר כמותית כמה ממאפייני המולקולות, כמו טבעו הפאראמגנטי של החמצן וצבעם של תצמידים אורגנומתכתיים, והיא נדחקה בידי תאוריית האורביטלים המולקולריים (Molecular Orbital Theory) של רוברט מאליקן. אך תאוריית הקשר הערכי עדיין קיימת בצורתה המודרנית, ועדיין מתחרה על תיאור תופעות כימיות מול תאוריית האורביטלים המולקולריים ומול תורת פונקציונל הצפיפות (Density Functional Theory, DFT).[75] תגלית סלילי האלפא ומשטחי הבטא שלו היא יסוד מוסד בחקר מבנה החלבון. עבודתו של פאולינג בתחום מבנה הגביש תרמה תרומה משמעותית לניבוי ולהבנה של המבנה של תרכובות ומינרלים מורכבים. עם זאת, נודע פאולינג בביקורתו החריפה על התאוריה של פרופסור דן שכטמן בדבר גבישים קוואזי-מחזוריים. הוא טען כי בדק את תוצאותיו של שכטמן ומקורן בטעות במדידת זוויות וטבע את העלבון: "אין קוואזי-גבישים, אבל יש קוואזי-מדענים". ביקורתו של פאולינג בעניין זה הייתה מוטעית - גילויו של שכטמן התברר כנכון, ואף זיכה אותו בפרס נובל לכימיה לשנת 2011. פרנסיס קריק הכריז על פאולינג כעל "אבי הביולוגיה המולקולרית". תגליתו, שאנמיה חרמשית היא "מחלה מולקולרית", פתחה פתח לבחינת מוטציות נרכשות ברמה המולקולרית. מחקרו של פאולינג על הבסיס המולקולרי של מחלות והטיפול בו נמשך על ידי מספר חוקרים הבודקים את תרומתם של מיקרונוטריאנטים ופיטוכימיקלים לבריאות ולמחלות, בעיקר במכון ליינוס פאולינג. על שמו של פאולינג נקראו רחובות וכבישים, אולם ליינוס ואווה פאולינג באוניברסיטת SUA באליסו ווייחו בקליפורניה, חטיבת ביניים בקורווליס באורגון, ושדה תעופה קטן בקונדון באורגון, שבה גדל פאולינג. כמו כן, נושא מכון ליינוס פאולינג את שמו,[76] וכך גם אגף בספרייה באוניברסיטת המדינה של אורגון, ואולם הרצאות שפאולינג בילה בו זמן רב, בפקולטה לכימיה בקלטק. ב -6 במרץ 2008 הנפיק שירות הדואר של ארצות הברית בול דואר לכבוד פאולינג.[77] לינוס טורבאלדס, מפתח ליבת מערכת ההפעלה לינוקס, נקרא על שם פאולינג.[78] האסטרואיד 4674 Pauling (אנ') שהתגלה ב-2 במאי 1989 על ידי אלינור הלין נקרא על שמו, לכבוד יום הולדתו ה-90.[79] פרסים והוקרה
ספרו בעבריתלינוס פאולינג, כימיה כללית, שני כרכים, תרגם לעברית: יצחק קלוגאי, הוצאת יחדיו, תל אביב, כרך א' 1965, כרך ב' 1966 קישורים חיצוניים
הערות שוליים
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
