Teaduse aastapreemiad

Aastail 2018–2021 valminud ja avaldatud parimate teadustööde eest anti välja kaheksa riigi teaduspreemiat, nn aastapreemiat.

EESTI TEADUSTE AKADEEMIA 

Aastail 2018–2021 valminud ja avaldatud parimate teadustööde eest anti välja kaheksa riigi teaduspreemiat, nn aastapreemiat.

Geomeetrilisest frustratsioonist korrapära rolli mõistmiseni

Keemilise ja bioloogilise füüsika instituudi teadlaste tandem

Ivo Heinmaa, snd 1953, vanemteadur

Raivo Stern, snd 1963, juhtivteadur, keemilise füüsika laboratooriumi juhataja

Preemia täppisteaduste alal tööde tsükli „Kord ja korratus frustreeritud magneetikutes: tuumamagnet-resonantsuuringud“ eest

Magnetilise korrastuse tekkimise, olemuse ja mõju mõistmine võib aidata nii kõrgtemperatuurse ülijuhtivuse mehhanismi leidmisel kui ka süvenemisel korra ja korratuse anatoomiasse aatomite ja molekulide tasemel ning rolli aine eri olekutes ja siiretes nende vahel.

Laureaadid teevad mõõtmisi tuumamagnetresonantsi vahenditega tugevates magnetväljades ja ülimadalatel temperatuuridel. Nõnda vaatavad nad unikaalsel moel materjalide sisse, eristades üksikuid aatomeid ja lugedes mõõdetud signaalist välja informatsiooni nende lähiümbruse struktuuri ja dünaamika kohta.

Nad on täpsustanud, kuidas kõrgtemperatuurilisele magneesiumist ja boorist koosnevale ülijuhile süsiniku lisamine kasvatab kriitilist voolutugevust, teinud kindlaks väga keeruliste kristallide magnetstruktuure, mõõtnud magnetvälja tugevust ja suunda eri aatomite asukohtades ning näidanud, vahel võib magnetvälja mõjul kasvada magnetiline anisotroopia.

Vaid nelja aasta eest Austraalia kaevandusest leitud mineraal barloviit on haruldaste omadustega aine, nn kvantspinnvedeliku kandidaat. Laureaadid täpsustasid selle sünteetilise analoogi struktuuri ja selle korrapära moonutused. Teised mõõtmised näitasid, et Hiina iidse pigmendi, kahemõõtmelise struktuuriga Han’i violeti magnetiline käitumine on hoopis kolmemõõtmeline.

Mõne aine puhul aitavad tehtud mõõtmised edasi arendada aine struktuuri prognoosivat teooriat, kuid mõne puhul seavad teoreetilise mudeli kahtluse alla. Uute kvantmagneetikute vallas võib ka kõige väiksem informatsioonikilluke viia läbimurdeni toatemperatuuril toimivate ülijuhtide või hoopis iseäralike omadustega materjalide loomisel.

Ivo Heinmaa pälvis 2011. aastal Eesti Füüsika Seltsi aastapreemia.

Tõrksa taltsutamine

Priit Väljamäe, snd 1970, Tartu ülikooli loodus- ja täppisteaduste valdkonna molekulaar- ja rakubioloogia instituudi kaasprofessor

Preemia keemia ja molekulaarbioloogia alal tööde tsükli „Tõrksate polüsahhariidide ensümaatiline lagundamine“ eest

Mõni aine on kergesti kasutatav ja mõne puhul tuleb selleks palju vaeva näha. Polüsahhariide nagu tselluloos ja kitiin inimorganism ei omasta. Need kätkevad endas tohutut pikkade süsinikuahelate varu ja on hea alternatiiv fossiilkütustele paljudes keemiatööstuse harudes. Tselluloosi pakuvad külluslikult taimed ja kitiini paljud putukad.

Loodus on teinud need ained vastupidavateks ning nende lagundamine on keeruline. Enamasti lahendavad selle mure ensüümid ehk bioloogilised katalüsaatorid. Traditsioonilised nn hüdrolüütilised ensüümid (mis veemolekulide osalusel toimuvaid protsesse kiirendavad) neile praktiliselt ei mõju. Võimaliku lahenduse pakuvad uudsed nn lüütilised ained, mis suudavad lõhkuda rakkude väliskesti.

Priit Väljamäe keskendub selliste „tõrksate“ ainete lagundamisele spetsiifiliste omavahel konkureerivate ensüümide abil. Tsükli keskmes on lüütiliste polüsahhariidide monooksügenaaside toime. Ta vaatab selle protsessi sisse: kuidas täpselt ja kui kiiresti ensüüm tselluloosiahelaga seostub ja millistel tingimustel seal lahkub. Ta mõõdab, kuidas välistingimused, nt temperatuur, ensüümi toimet mõjutavad, ning seda, milline on muude reaktsioonis osalevate ainete mõju ja tausta ehk substraadi roll.

Selliste ainete lagundamise protsess on kui segasumma suvila, kus kõik mõjutavad üksteist ja summaarset tulemust. Vaid viie aasta eest nähti, et võtmerolli võib mängida mitte molekulaarne hapnik, vaid vesinikperoksiid. Laureaat on esimesena mõõtnud, kui suur mõju on sellel ainel protsessi efektiivsusele.

Kogu protsessi saab teha palju tõhusamaks, kui mõnesid tõrksaid aineid eelnevalt sobival moel kuumutada, torkida või pasliku kemikaaliga töödelda. Tulemusena tekkinud ühendid kiirendavad vahel märkimisväärselt tselluloosi lagundamist, kuid mõnes teises konstellatsioonis peatavad kogu protsessi.

Prinditud elektrimasinate poole

 

Tallinna tehnikaülikooli inseneriteaduskonna elektroenergeetika ja mehhatroonika instituudi töörühm

Ants Kallaste, snd 1980 (kollektiivi juht), abiprofessor tenuuris

Toomas Vaimann, snd 1984, vanemteadur

Anton Rassõlkin, snd 1985, abiprofessor tenuuris

Hans Tiismus, snd 1989, doktorant-nooremteadur

Preemia tehnikateaduste alal tööde tsükli „Kihtlisandustehnoloogial põhinevad elektrimasinad“ eest

See ei ole enam ulme, et 3D-printerisse sisestatakse elektrimootori osade tegemise juhis, kassettidesse pannakse vajalik toormaterjal ja üsna varsti saab prinditud magnetitest, elektrijuhtidest ja isolaatoritest kokku pandud jõuallika monteerida otse näiteks pesumasina külge. Mida väiksem mootor või trafo, seda keerulisem on traditsioonilisel meetodil selle detailide täppistootmine, järeltöötlus, käsitlemine ja komplekteerimine.

Selektiivsel lasersulandamisel põhineva kihtlisandustehnoloogia kui ühe 3D-printimise meetodi kasutuselevõtt ja arendamine mitmesuguste elektriseadmete (mootoritest transformaatoriteni) komponentide valmistamiseks on läbimurdeline. Materjali lisamine üliõhukeste kihtide kaupa võimaldab konstrueerida nii keerulisi sisestruktuure ja õõnsaid konstruktsioone kui ka mis tahes paksusega kihte.

Kärgstruktuuriga masinad on sageli efektiivsemad ja neid on lihtsam jahutada. Pealekauba saame kergema masina, sobiva inertsmomendi, vajalikud kiirendusomadused või dünaamika. Lühenevad tarneahelad, kiireneb prototüüpimine ja saame võimaluse paari klahvivajutusega toota teise kohta sobiva seadme; lausa unikaalse või väikeseeria. Nii mõnigi tööriist pole enam vajalik.

Laureaadid on katsetest ja prototüüpide valmistamisest hankinud väärtuslikku teavet metallide ja püsimagnetites kasutatavate materjalide, aga ka elektrijuhtide ja isolaatormaterjalide 3D-printimisel aset leidvate protsesside ja saadud materjalide omaduste kohta. Nad on välja arendanud matemaatilised meetodid tehnoloogiliste protsesside ja elektrimasinate konstruktsiooni optimeerimiseks ning potentsiaalsete rikete diagnooosimiseks.

Vanus kui kroonviiruse nähtamatu liitlane

Tartu ülikooli meditsiiniteaduste valdkonna bio- ja siirdemeditsiini instituudi professorid

Pärt Peterson, snd 1966, molekulaarimmunoloogia professor

Kai Kisand, snd 1965, rakulise immunoloogia professor

Preemia arstiteaduse alal tööde tsükli „Immuunsüsteemi vananemise ja COVID-19 haiguse uuringud“ eest

Vananedes langeb organismi vastupanuvõime viirus- ja bakteriaalsetele nakkustele ning kasvab risk haigestuda nii kasvajatesse kui ka kroonilistesse põletikulistesse haigustesse. Laureaadid on selgitanud immuunsüsteemi vananemisega kaasnevaid muutusi immuunvastuses ja selle olulisust eakate tervisekäsitluses. Nende töö näitas, kuidas toimivad organismi kaitsvad mehhanismid eri vanuses inimestel ning kuidas valgulised modulaatorid – interferoonid – käivitavad immuunrakud „sissetungijate“ hävitamiseks.

Kroonviiruse pandeemia üheks võtmeküsimuseks on haiguse raskem kulg eakatel ja krooniliste põletikuliste haigustega inimestel. Ealised muutused immuunrakkude proportsioonides ja ainevahetuses põhjustavad nakkuse korral immuunsüsteemi põletikuliste tsütokiinide ja kemokiinide „ületoodangut“. Tulemusena tekivad pikaaegsed põletikulised protsessid. Eakate organismis võivad esineda interferooni ja teiste oluliste immuunsüsteemi valkude vastased antikehad, mis blokeerivad tavapärased viirusevastased kaitsemehhanismid.

Vaid mõne nädalaga välja arendatud SARS-CoV-2 antikehade test on andnud uusi teadmisi nakkuse levimuse ja vanusest sõltuva immuunvastuse kohta nii haigete kui ka vaktsineeritute seas. Antikehade tase langeb kuue kuu järel keskmiselt 7%-le algsest.

Laureaadid üllatasid teadmisega, et tugevamate kõrvalmõjude korral on vaktsiini viirusevastane kaitse tõhusam. Eakate immuunvastus vaktsiinidele on nõrgem kui noortel, mis omakorda suurendab riski raskemalt põdeda COVID-19 nakkust.

Pärt Peterson pälvis 2009. aastal riigi teaduspreemia – arstiteaduse aastapreemia tööde tsükli „Tsentraalse immuuntolerantsuse molekulaarsed mehhanismid“ eest. Kai Kisand pälvis 2012. aastal riigi teaduspreemia – arstiteaduse aastapreemia tööde tsükli „Kandidoosi uued tekkemehhanismid“ eest.

Tuleviku võti peitub minevikus

Tallinna tehnikaülikooli loodusteaduskonna geoloogia instituudi teadlased

Siim Veski, snd 1964, üldise maateaduse täisprofessor tenuuris, osakonnajuhataja

Anneli Poska, snd 1969, vanemteadur

Preemia geo- ja bioteaduste alal tööde tsükli „Mineviku õppetunnid: jääajajärgne keskkond muutuva kliima ja kasvava inimmõju tingimustes“ eest

Selleks et kuhugi minna, tuleb teada nii seda, kus oleme, kui ka seda, kust tuleme. Erinevalt ilmast saab kliimat üsna korralikult prognoosida. Adekvaatse prognoosi on jaoks tarvis teada, kuidas on kliima minevikus muutunud. Selle kohta annab võtme teadmine, kuidas ökosüsteemid reageerisid mineviku kliimamuutustele. Eestis on seda võimalik aduda alates viimase jääaja lõpust, mil kliima ja sellest sõltuvalt ka taimkate üpris kiiresti muutusid.

Laureaatide tööde põhifookus on kliima, taimkatte ja inimtegevuse vaheliste seoste analüüs Euroopas viimase 12 000 aasta vältel. Tsükkel käsitleb paljusid tahke Eesti ja Euroopa jääajajärgses minevikus toimunud muutustest, alates klassikalistest kliimanähtustest ja lõpetades keskaja epidemioloogia vaatluse, katku levikumustrite kirjeldamisega ja muutustega mikroobikooslustes.

Inimtegevus hakkas meie regiooni ja kogu Põhja-Euroopa taimkatet mõjutama seoses põllumajanduse laiema levikuga ca 4000 aastat tagasi. Läbimurdelised on jääajajärgsete muutuste kirjeldused Eesti ja Euroopa kliimas ning ökosüsteemide elustikus mullast metsa ja järvedeni.

Tööde tsükli teine fookus on traditsiooniliste paleomeetodite täiendamine vana-DNA andmestikuga ning inimtegevusega kaasnevate metsapõlengute andmestiku liitmine ühtsesse teabekogumisse. Sellised andmestikud annavad aimu keskkonnamuutuse suunast ja ulatusest.

Esitletud tulemustel on oluline osa kliimamudelite testimisel ja kalibreerimisel. Nende kaudu saame märgatavalt parandada käimasolevate kiirete kliima- ja keskkonnamuutuste mustrite prognoosi ning võimalike ökoloogiliste tagajärgede ennustuste usaldusväärsust.

Siim Veski pälvis 2000. aastal Karl Ernst von Baeri preemia.

Timmides taimede hingetõmbeid

Tartu ülikooli tehnoloogiainstituudi teadlaste tandem

Ebe Merilo, snd 1970, taimebioloogia kaasprofessor

Hannes Kollist, snd 1970, molekulaarse taimebioloogia professor

Preemia põllumajandusteaduste alal tööde tsükli „Taimede kohanemine muutuvas kliimas“ eest

Kliima muutub paljudes kohtades kiiremini, kui uued taimed kanda kinnitada suudavad. Et tagada inimkonna jätkusuutlikkus, tuleb luua sordid, mis kindlustaksid toidu ka muutuvates tingimustes. Vajame kultuure, mis kasutavad vähem ressursse ja saavad hakkama kliimamuutusega. Teisisõnu, tuleb sihikindlalt aretada sorte, mis reageerivad kiirelt ja täpselt muutunud keskkonnatingimustele.

Laureaatide fookuses on taimede õhulõhede sulgrakkudes toimuvad biokeemilised protsessid. Nende taimelehtede pinnal paiknevate mikroskoopiliste pooride kaudu reguleerivad taimed fotosünteesi efektiivsust ja vee aurumist. Sulgrakkudes peituvad peened sensorsüsteemid tajuvad nii ümbritsevas keskkonnas kui ka taime sees toimuvaid muutusi. Taim, mis oskab sulgrakke sobivalt tööle häälestada, kasvab jõudsamalt, talub tugevamat stressi ja saab paremini hakkama liigniiskusega või põuaga.

Laureaatide silmapaistvaim panus on õhulõhede CO₂-le ning õhuniiskusele tundlike biokeemiliste signaalradade regulatsioonimehhanismide parem mõistmine. Sellist tüüpi protsesside ja nende eest vastutavate võtmevalkude väljaselgitamine ning nende toimimise timmimine on sortide täppisaretuse võimas võti.

Laureaadid on katsed teinud peamiselt taimefüsioloogia mudeltaime müürloogaga, kes on meie taimekoosluste tavaline liik; samas esimene taim, mille kogu genoom kaardistati. Nad on põhjalikult lahti muukinud vastavate retseptorite toimimise ja selgitanud välja põnevaid aspekte, kuidas on retseptorite rollid jaotunud, kuidas taimed toimivad siis, kui niiskust ei jätku või mis moel nad tajuvad osooni kontsentratsiooni tõusu ja reageerivad sellele sekunditega. Neid teadmisi ollakse juba rakendamas põllu- ja aiakultuuride saagikamate ja stressi taluvamate sortide aretamiseks.

Ajaloo igavese kordumise õppetund

Karsten Brüggemann, snd 1965 Tallinna ülikooli humanitaarteaduste instituudi Eesti ja üldajaloo professor, ajaloo, arheoloogia ja kunstiajaloo keskuse juht – preemia humanitaarteaduste alal teadustööde eest, mis analüüsivad Vene impeeriumi (ja NSV Liidu) toimetulekut etnilise ja kultuurilise mitmekesisusega ning Baltimaade ajalugu.

Karsten Brüggemann analüüsib, kuidas on mitmerahvuselised riigid saanud hakkama etnilise, kultuurilise ja ajaloolise mitmekesisusega. Ta vaatleb ajalooliselt nii keskuse võimumehhanisme kui ka ääremaade reaktsioone ja nende tihti asümmeetrilist lävimist. Hilise Vene tsaaririigi vaates pakkus impeerium Balti provintsidele XIX sajandi ja XX sajandi haaret, mida nüüd hindame Vene võimu legitimiseerimis- ja esindamisstrateegiana.

Monograafias tsaaririigi toimest Läänemere kubermangudes demonstreerib laureaat, kuidas slavofiilid muutsid baltisaksateemaliste käsitluste mustrit. Vene natsionalismi mõjul asendus varasem eeskujuliku euroopalikkuse diskursus ettekujutusega saksakeelsetest provintsidest kui impeeriumist eralduda soovivast piirkonnast, mis ohustab impeeriumi terviklikkust.

Samas polemiseerib laureaat julgelt seniste käsitlustega Vene kesksest rollist impeeriumi läänepoolse ääremaa arengutes ja kultuuriloomes. Ta adub aredalt keskuses käibinud Baltimaade kuvandit ning vastavaid tegutsemisstrateegiad Nikolai I-st Nikolai II-ni, vaadates kaugemale kurjategija-ohvri vastandusest, näidates tegeliku elu mitmevalentsust.

Õpetlane peab Baltimaade lähiajaloo uurimisel loomulikuks vajadust arvestada nii Vene kui ka Ida-Euroopa kontekstiga. Nõnda tõstab ta eestlaste ja Eesti ajaloo uurimise uude kõrgusse, asetades selle Baltimaade, Ida-Euroopa ja Vene impeeriumi keerukal moel põimitud konteksti.

Tööde tsüklit kroonib siiani kõige ulatuslikuma teadusliku Baltimaade ajaloo üldkäsitluse kokkupanek ja toimetamine. Selle analüüsi alusel oleks ehk isegi võimalik ümber lükata hegelliku arusaama, nagu näitaks ajalugu, et inimene ajaloost ei õpi.

Mõtestades muutuvat ühiskonda

Veronika Kalmus, snd 1973 (kollektiivi juht), Tartu ülikooli sotsiaalteaduste valdkonna ühiskonnateaduste instituudi sotsioloogia professor

Marju Lauristin, snd 1940, Tartu ülikooli emeriitprofessor

Anu Masso, snd 1977, Tallinna tehnikaülikooli majandusteaduskonna Ragnar Nurkse innovatsiooni ja valitsemise instituudi sotsiaalteaduslike suurandmete kaasprofessor ja Tartu ülikooli sotsiaalteaduste valdkonna ühiskonnateaduste instituudi andmeuuringute kaasprofessor tenuuris

Signe Opermann, snd 1975, Tartu ülikooli sotsiaalteaduste valdkonna ühiskonnateaduste instituudi meediasotsioloogia teadur

Peeter Vihalemm, snd 1944, Tartu ülikooli emeriitprofessor

Triin Vihalemm, snd 1968, Tartu ülikooli sotsiaalteaduste valdkonna ühiskonnateaduste instituudi kommunikatsiooniuuringute professor

Preemia sotsiaalteaduste alal tööde tsükli „Eesti ühiskonna transformatsioon: analüüs ja mõtestamine“ eest

Töödetsüklit eristab püüd jõuda suurte, ühiskonna arengu seisukohalt põhjapanevate üldistusteni. Töörühma laia haaret iseloomustab käsitletud teemade rikkus, mis hõlmab poliitilisi ja sotsiaal-majanduslikke muutusi, väärtuste dünaamikat, kultuurisuhteid, meediakasutust, argielu, põlvkondlikke ja rahvuslikke probleeme.

Muutuste käsitlemisel on arvestatud nii ühiskonda struktureerivate mõjuritega ja üksikisikute toimimisega kui ka tagasilöökide võimalusega. Autorid näitavad veenvalt, et üleminekuaja vastuolude süvenemise laine, kus ühtede võimalused järsult kitsenesid ja teiste omad hüppeliselt avardusid, on hakanud üldise heaolu toel järk-järgult taanduma. Samas on muutumas ühiskonna kihistumine, mida iseloomustab elulaadi ja väärtuste alusel toimuv eristumine.

Saame kinnitust, et Eestit eristab paljudest teistest Euroopa maadest aktiivne kultuuriosalus. Seda nii kultuuri olulisuse tunnistamise mõttes kui ka kultuuritarbimise ja -harrastuse eri vormide leviku poolest. Näeme, et kultuuri tarbimisel võib ühiskonnas olla tasakaalustav roll.

Sõnum poliitikakujundajatele ütleb, et riigi keskne ülesanne on protsesse tunnetades ühiskonda tasakaalustada ja pingeid leevendada. Neil, kes on muutustes kannatada on saanud, peab olema reaalne võimalus oma positsiooni parandada.

Veronika Kalmust tunnustati 2017. aastal Tartu ülikooli aumärgiga. Marju Lauristin pälvis 1995 Johan Skytte medali, 1998 Riigivapi III klassi teenetemärgi, 2000 Koosmeele auhinna, 2006 Eesti Vabariigi Riigivapi II klassi teenetemärgi, 2011 Aadu Luukase missioonipreemia ning 2013 Eesti Kultuurkapitali rahvakultuuri aastapreemia; 2006 valiti ta Helsingi ülikooli audoktoriks ja Postimehe aasta arvamusliidriks ning 2020 Tartu linna aukodanikuks ja Tartu Suurtähe kavaleriks. Peeter Vihalemm pälvis 2006 Eesti Vabariigi Valgetähe IV klassi teenetemärgi ja Triin Vihalemm 2018 Tartu ülikooli väikese medali.

EESTI TEADUSTE AKADEEMIA