היינץ אדולף לוונשטאם

היינץ אדולף לוונשטאם (באנגלית: Heinz Adolf Lowenstam; ‏ 9 באוקטובר 1912 - 7 ביוני 1993) היה פליאו-אקולוג יליד גרמניה, יהודי-אמריקאי. מפורסם בזכות תגליותיו בביו-מינרליזציה - תהליך שבו אורגניזמים חיים מייצרים בגופם מינרלים כמו המגנטיט (מינרל המכיל ברזל). הוא ידוע גם במחקריו החלוציים על שוניות האלמוגים והשפעתן על תהליכים ביולוגיים הניכרים ברצף הגאולוגי. היינץ אדולף לוונשטאם נולד בשנת 1912 בשלזיה עילית, שבעבר הייתה חלק מדרום-מזרח גרמניה, אך סופחה לפולין לאחר מלחמת העולם הראשונה. אביו, קורט (1883–1965), היה אחיו הצעיר של הרב ארתור לוונשטאם (אנ'). אמו הייתה פרידה שטרנברג (נולדה בשנת 1889). להיינץ הייתה אחות צעירה, הילדגרד (הילדה), שהתחתנה עם קורט ויסנברג ולהם נולדה בת בשם דוריס. עיר הולדתו של לוונשטאם, סימיינוביצ'ה, ממוקמת במחוז כרייה. כבר בילדותו, בעת משחקיו על ערמות העפרות שבמכרות הסמוכים לביתו, הוקסם היינץ מגאולוגיה. על רקע המשבר הכלכלי הגדול בגרמניה בשנות העשרים של המאה העשרים, עודדה משפחתו את תחומי העניין המדעיים שלו והוא נרשם לתיכון ניסיוני שהתמקד בלימודי מתמטיקה, פיזיקה וכימיה. כאן הוא החל את אוסף המאובנים הראשון שלו ועיצב את רצונו להפוך לפליאונטולוג. לוונשטאם החל את לימודיו האקדמיים באוניברסיטת פרנקפורט בתחום הפלאונטולוגיה של החולייתנים, אך בהגיעו ללימודים התברר שהמסלול בו בחר עומד בפני קריסה עקב מותו של הפליאונטולוג המוביל באוניברסיטה. הוא עבר לאוניברסיטת מינכן בסתיו 1933, ולמד אצל הפרופסורים פרדיננד ברוילי (אנ'), אדגר דקה והביולוג קרל פון פריש. תקופת לימודיו של לוונשטאם במינכן התרחשה במקביל לעליית היטלר והמפלגה הנאצית לשלטון, וההידרדרות החמורה במצבם של יהודי גרמניה. על פי דברי הביוגרף שלו, ג'וזף ל. קירשווינק, "בשנת 1935, הצהיר לוונשטאם על כוונתו לערוך את מחקר השדה לדוקטורט שלו בארץ ישראל, זאת למורת רוחו של ראש המחלקה שלו שהיה פרו-נאצי". לאחר שבילה 18 חודשים בחקר הגאולוגיה של ההרים ממזרח לנצרת, הוא חזר למינכן בשנת 1936 וגילה כי חוק חדש, שהתקבל בגרמניה כשבוע לפני הגנת התזה שלו, אסר על הענקת תוארי דוקטורט ליהודים. בלית ברירה עזבו היינץ לוונשטאם ואשתו אילזה לארצות הברית והגיעו לשיקגו ביוני 1937. הוריו ואחותו הצליחו להימלט לברזיל, אך מרבית קרובי משפחתו מצד אמו נספו מאוחר יותר בשואה. לאור מצבו, פנה לוונשטאם אל הפקולטה לגאולוגיה באוניברסיטת שיקגו, והודות למכתב ההמלצה של מוריו ממינכן - ברולי ודקה, התקבל להשלים את עבודת הדוקטורט שלו. בשנת 1939 סיים את לימודיו והוענק לו תואר דוקטור. בזמן המלחמה הוא התנדב לצבא ארצות הברית אשר החליט לייעד את כישוריו המדעיים לטובת פיתוח עתודות פחם ונפט במסגרת המכון הגאולוגי באילינוי. מאוחר יותר עבד לוונשטאם בחברת נפט קטנה עד שהתמנה לתפקיד האוצר במחלקה לפליאונטולוגיה של חסרי חוליות במוזיאון של מדינת אילינוי. במסגרת עבודתו שם ביצע לוונשטאם מחקר שדה על הפליאו-אקולוגיה של שונית אלמוגים בקרבת שיקגו, באזור עשיר בשוניות אלמוגים מאובנות. עבודה זו הביאה את לוונשטאם לגילוי "מערכת מסיבית של שוניות סילוריות (מהתקופה הסילורית) שנמתחו מקצה הרי אוזארק בארצות הברית עד גרינלנד". לוונשטאם הבין שהמבנה הגאולוגי שגילה מהווה מלכודת אידיאלית להצטברות מרבצי נפט וגז, אך הוא לא ניצל את תגליתו זו לעשיית רווח כספי, ופרסם את ממצאיו בספרות המדעית הפתוחה לטובת הכלל. במהלך תקופה זו החל להתפתח באוניברסיטת שיקגו תחום הגאוכימיה האיזוטופית. קבוצת המחקר של הרולד יורי התקדמה בצעדים משמעותיים בפיתוח שיטה לניצול השינויים באיזוטופים יציבים למדידת טמפרטורות האוקיינוס בתקופות עתיקות. בעת שלוונשטאם עבד כגאולוג במכון הגאולוגי של אילינוי הוא הוזמן להצטרף לקבוצת המחקר של הרולד יורי כדי לסייע בתכנון תוכנית המחקר ובאיסוף המאובנים הדרושים לשם כך. הוא התקבל כעמית מחקר בתחום הגיאוכימיה באוניברסיטת שיקגו, ובשנת 1950 התקדם ומונה לאיש סגל בפקולטה. מעמד זה איפשר ללוונשטאם "להמשיך במחקריו על שוניות סילוריות, וכן להרחיב את מאמצי החיפוש אחר מאובנים קדמונים אשר בהמשך סללו את הדרך למחקריו על ביו-מינרליזציה". בראשית שנות החמישים של המאה העשרים החלה פעילות מחקר בתחום הגיאוכימיה האיזוטופית גם באוניברסיטת קליפורניה ובמכון הטכנולוגי קלטק. המוסדות בקליפורניה גייסו לצורך כך מדענים צעירים מקבוצת המחקר של הרלוד יורי וגיאוכימאים נוספים משיקגו. בשנת 1954, כשהוצעה ללוואנשטם מישרה בקלטק, היו כבר רבים מעמיתיו, כולל הריסון בראון, סם אפשטיין, קליר פטרסון ואפילו הרולד יורי בקליפורניה. הוא בחר להגדיר את עיסוקו כ"פליאו-אקולוג" והמשיך בשיתוף הפעולה עם עמיתיו משיקגו שהתקבצו עכשו בקלטק, ואף הרחיב את עבודתו במחקר גיאוכימי מעמיק של היווצרות מאובנים. לוונשטאם שקד על פיתוח שיטות גיאוכימיות לשם הבנת התהליכים הביולוגיים שבאמצעותם שולטים אורגניזמים על תהליך המינרליזציה, וכן על פיתוח מדידות מהן ניתן להפיק מידע סביבתי כגון מליחות וטמפרטורה במערכות אקולוגיות קדמוניות. במחקרים אלה התמקד לוונשטאם בשוניות אלמוגים צעירות בברמודה. בעבודתו באזור זה הוא גילה כי הארגוניט - CaCO3 - מינרל המופיע בתצורת מחטים, ומהווה את מרבית המסה המשקעית בלגונות שבברמודה - הוא תוצר של תהליך ביולוגי באצות מיקרוסקופיות. תגלית זו עמדה במוקד ויכוח סוער עם הפטרולוגים שטענו כי הארגוניט הוא תוצר של תהליכים אי-אורגנים. ממצאי מעבדה הוכיחו את נכונות תגליתו של לוונשטאם על מוצאו הביולוגי של הארגוניט. תגליתו החשובה של לוונשטאם התרחשה ב-1961 בעת שניסה להבין את תהליך הארוזיה של סלעי המשקע בחוף באיי פאלאו באוקיינוס השקט. הוא הבחין כי פני הסלע מכוסים בחריצים זעירים שנראו כאילו נחצבו בתהליך כרסום כלשהו. עד לאותה עת תהליך השחיקה תואר כתוצאה של פעולת גלי הים וגבישי מלח שהכו בסלעים בקרבת החוף. בעודו מתבונן בתצורת החריצים ראה לוונשטאם כיצד כיטון (רכיכה ימית) מותיר אחריו חריץ טרי על פני הסלע הקשה. מתצפית זו הסיק לוונשטאם כי הכיטון ניזון מאצות זעירות הנמצאות בסדקים קטנים בסלע, אך הוא תהה כיצד מסוגלת רכיכה לכרסם סלע קשה. בדיקות במעבדה הראו כי לכיטון שיניים המכוסות במינרל שחור קשה ביותר. בחקירה נוספת זיהה לוונשטאם את המינרל כמגנטיט (Fe3O4 ). מסקנת המחקר כי המינרל, המגנטי ביותר על פני כדור הארץ, אשר התגלה בכיטון, הוא תוצר של תהליך ביולוגי היוותה תרומה חשובה ביותר לתחום הביו-מינרליזציה. "לפני תגלית זו, חשבנו כי המגנטיט נוצר רק בסלע יסוד או בסלע מותמר בטמפרטורות ובלחצים גבוהים". מחקרים מאוחרים יותר אשר התבססו על עבודתו זו של לוונשטאם "אישרו את תפקידו המרכזי של המגנטיט כמתמר ביופיזי של השדה המגנטי באורגניזמים חיים, המתקיים לאורך כל הספקטרום האבולוציוני - מהחיידק המגנטוטקטי ועד ליונקים - וכל זאת מתועד במאובנים לאורך תקופה שנמשכת לפחות 2 מיליארד שנה על פני כדור הארץ ואולי 4 מיליארד שנים על מאדים ". לוונשטאם השאיר לאחרים לחקור את ההשלכות של ביומגנטיות והמשיך במאמץ המחקר לפענח את תהליך יצירת המינרלים על ידי אורגניזמים. במהלך שני העשורים הבאים הוסיף לוונשטאם לגלות ולקטלג מינרלים שהם תוצרי תהליכים ביולוגים וכן לנסות לעקוב אחר מוצאם האבולוציוני. בשנת 1980 התפרסם מאמרו החשוב "מינרלים הנוצרים על ידי אורגניזמים" המסכם את המחקר בתחום הביומינרלזיציה. המשיך לחקור את תהליכי הביומינרליזציה בכיטון בשיתוף עם תלמידו האחרון סטיב ויינר - לימים פרופסור במחלקה לביולוגיה מבנית במכון ויצמן. מחקרם חשף את השלבים בתהליך התהוות המינרלים אצל יצורים חולייתים. בשלב הראשון בתהליך הביולוגי נוצרים מינרלים אמורפיים אשר הופכים למינרלים בעלי סידור גבישי מובהק רק בשלב השני של התהליך. תיאור תהליך זה הפך לפרדיגמה במחקר הביולוגי של כל החולייתנים. בשנת 1989 התפרסם ספרם של לוונשטאם וויינר "על ביומינרליזציה" שסקר בהרחבה את התחום והחידושים בו. הספר קיבע גם את שמו של תחום מחקר זה -ביומינרלזיציה - שהחליף את השם "קלציפיקציה" שהיה נהוג עד שנות ה-80 של המאה העשרים. פרופסור לוונשטאם ביקר פעמים רבות בישראל. הוא התארח במכון ויצמן ברחובות וביצע עבודות מחקר משותפות עם פרופסור סטיב ויינר. הוא נשאר בקלטק כפרופסור נערץ עד מותו בשנת 1993. פרופסור לוונשטאם נבחר לאקדמיה הלאומית למדעים בשנת 1980 ונסע לגרמניה בשנת 1981 כדי לקבל תואר דוקטור לשם כבוד. מאוניברסיטת מינכן . הוא קיבל את מדליית החברה הפליאונטולוגית בשנת 1986. היינץ לוונשטאם התחתן עם אילזה וייל (1912–2011) במינכן ב־10 בינואר 1937. הם התגרשו בשנות השישים. נולדו להם שלושה ילדים: רות, מייקל וסטיבן. סטיבן (1945–2003) היה פרופסור ללימודים קלאסיים באוניברסיטת אורגון . בתה של רות, ליסה גולדשטיין, היא רבה ומשמשת כמנכ"לית המכון לרוחניות יהודית (Institute for Jewish Spirituality - IJS) בניו יורק . ארכיונו של לוונשטאם נמצא במכון הטכנולוגי בקליפורניה . האגודה האירופית לגיאוכימיה מעניקה פעם בחמש שנים מדליית הוקרה על חדשנות מדעית בתחום הביוכימיה לזכרו של פרופסור לוונשטאם. מבין תלמידיו ניתן לציין את פרופסור סטיב ויינר מהפקולטה לכימיה, במחלקה לביולוגיה מבנית, במכון ויצמן. המכון הטכנולוגי לקליפורניה, פסדינה, ריאיון עם פרופ' לוונשטאם דברים לזכרו של פרופ' לוונשטאם באתר המכון הגאולוגי של אילינוי מאמר לזכרו של פרופ' לוונשטאם באתר האקדמיה הלאומית למדעים המכון לרוחניות יהודית IJS ניו-יורק פרופ' סטיב ויינר ענף מחקר של הפנלאונטולוגיה העוסק במאובנים והקשר שלהם להתפתחות הסביבה Joseph L. Kirschvink, Heinz Adolf Lowenstam 1912-1993, National Academy of Sience Kartierung des Nazarethgebirges (מיפוי הרי נצרת). בעבודת המחקר נעשה שימוש בשם "פלשתינה". ראו גם הערה 13 - קיטלוג עבודותיו של לוונשטאם בארכיון קלטק. Kirschvink J.L. & Hagadorn, J.W. "A Grand Unified theory of Biomineralization" in Bäuerlein, E., ed., The Biomineralisation of Nano- and Micro-Structures, Wiley-VCH Verlag GmbH, Weinheim, Germany, pp. 139–150, 2000 עומר ויקינסקי, חיידקים מגנטיים, באתר האוניברסיטה הפתוחה Heinz Lowenstam, Minerals formed by organisms, Sience 211, 1980, עמ' 1126-1131 Heinz A. Lowenstam , Stephen Weiner, On Biomineralization, New York: Oxford University Press בעבר התהליך נקרא קאלציפיקציה (Calcification), שכן הדעה המקובלת הייתה שיצורים חיים מסוגלים ליצור מינרלים על בסיס סידן (עצמות למשל) בלבד. במחקריו הראה לוונשטאם שיצורים חיים מייצרים גם מינרלים שאינם מבוססים על סידן, כמו המגנטיט למשל. "NAS Elects New Members – Science". Science. 208 (4444): 580. 9 במאי 1980. {{cite journal}}: (עזרה) ריאיון עם פרופ לוונשטאם בארכיון המכון הטכנולוגי בקליפורניה Nelson, Valerie J. "Dr. Ilse Lowenstam dies at 98; VA physician tackled substance abuse issues". Los Angeles Times. "LOWENSTAM, Steven Daniel". iscataway, New Jersey: Rutgers University. "Guide to the Heinz A. Lowenstam Papers, 1935–1993". Online Archive of California. "About the EAG Science Innovation Award". European Association of Geochemistry.