Riiklikud teaduse aastapreemiad

EESTI TEADUSTE AKADEEMIA

Riigi teaduspreemiate laureaadid 2023

Aastatel 2019–2022 valminud ja avaldatud parimate teadustööde eest anti välja kaheksa riigi teaduspreemiat, nn aastapreemiat.

---

Püüdes mõista gravitatsiooni

Tomi Sebastian Koivisto, snd 1977, Tartu ülikool, füüsika instituut, teoreetilise füüsika kaasprofessor

Luca Marzola, snd 1983, keemilise ja bioloogilise füüsika instituut, teadur

Preemia täppisteaduste alal tööde tsükli „Füüsika metageomeetriline alus“ eest

Looduse saladused on alati teadlasi inspireerinud. Terve sajandi vältel on püütud kokku sõlmida üldrelatiivsusteooriat ja kvantmehaanikat. Mõistliku lepituseni pole jõutud, kuigi mängu on toodud uued matemaatilised meetodid ja püstitatud arvukalt elegantseid hüpoteese. Pigem on seigeldud järjest võimsama matemaatika pakutavate võimaluste tihnikus, postuleerides järjest keerukamaid struktuure, mis omakorda tähendab vajadust lisada mudelisse üha uusi komponente, mida on peaaegu võimatu mõõta.

Laureaadid püüdlevad gravitatsiooni kui looduse ühe sügavama saladuse spekulatsioonivaba ja kooskõlalise kirjelduse poole. Nad puhastavad maailma algkomponente peegeldavad võrrandid ja valemid tarbetust ballastist ja liigsetest tehnilistest komponentidest, loobudes olulise uuendusena hulgast põhjendamatutest eeldustest ja tuletades vastavate teooriate struktuuri süstemaatiliselt elementaarsetest aksioomidest. Sellise nn metageomeetrilise lähenemise puhul ei ole vaja üksikute objektide vahelisi kauguseid määratlevat meetrikat tuua sisse teooria alusena, vaid see ilmub alles võrrandite järelmina, energia ja impulss määratletakse elegantsel viisil (nagu vastavalt aja- ja ruuminihete hästi defineeritud laengud) ning tumeaine on igati loogiline geomeetriast tulenev efekt.

Laureaatide minimalistlik lähenemisviis selle valdkonna tuumikule – Yang-Millsi teooriale – andis usaldusväärse aluse seni loodud teooriate süstematiseerimiseks ja võrdlemiseks, võimaldab vähesemate vahenditega seletada märksa rohkem tavamaailma füüsikalisi nähtusi ja suurusi kui nende kolleegide arutlused, laseb kirjeldada mitmeid seni käsiteldamatuid situatsioone ning aitab kavandada vaatlusi nõnda leitud interpretatsioonide kinnitamiseks.

---

Rakuenergeetika meie tervise heaks

Tuuli Käämbre, snd 1960, keemilise ja bioloogilise füüsika instituut, juhtivteadur, keemilise bioloogia laboratooriumi juhataja

Preemia keemia ja molekulaarbioloogia alal tööde tsükli „Keemilise sideme energia tootmisest ja ülekande regulatsioonist mitokondrites patoloogiate korral“ eest

Meie keha energiaga varustavad rakkude jõujaamad, mitokondrid, reageerivad ühena esimestest kohe, kui kudede füsioloogilised tingimused muutuvad või kui kehalt midagi nõutakse. Kui mitokondrid ei toimi piisavalt või kui toodetud energiast jääb vajaka seal, kus on seda rakkudes-kudedes enim tarvis, jääme haigeks või vananeme enneaegu.

Laureaat analüüsib nende jõujaamade häirete seost haigusseisunditega. Kasvajarakud vajavad invasiooniks teistest kiiremat kasvu ja paljunemist. Selleks kulub palju energiat. Mitmete ainevahetuse häiretega seostuvate ehk metaboolsete haiguste nagu diabeedi või Wolframi sündroomi puhul on aga energiatootmine pärsitud. Kuigi siis mitokondrite arv kasvab, kaotavad koed paindlikkuse reageerida keha energeetilisele vajadusele.

Kasvajate ravi teeb keeruliseks vähirakkude ainevahetuse kiire kohanemine koe hapnikusisaldusega ja oskus oma energiatootmist sobivalt sättida. Vähkkasvajad on energiaahned, ühtlasi eripalgelised, kiiresti muteeruvad ja paindlikud. Sealt ka võimalus vähiraviks: pärssida vähirakkude jagunemist nende energiamajanduse mõjutamise kaudu.

Laureaadi rakendatud meetodid võimaldasid mõõta keemilise sideme energiaülekannet suisa üksikute molekulide tasemel. Kasutatud uudne protseduur tuvastab protsessi haaratud uued molekulid, võimaldab mõõta energia voogu läbi sellekohase võrgustiku üksikute lülide ning aduda seda kontrollivate mehhanismide hälbeid. Ühena vähestest maailmas kasutab laureaat patsientidelt (nt rinna- ja soolevähi) operatsiooni ajal kogutud koematerjali. Tulemused annavad võtme kasvajate ohjamiseks ning võimaldavad täita tühiku süsteemibioloogia ja meditsiini vahel personaalses meditsiinis, eriti onkoloogias.

---

Molekulide mimikrilõks

Vitali Sõritski, snd 1971, Tallinna tehnikaülikool, inseneriteaduskond, materjali- ja keskkonnatehnoloogia instituut, juhtivteadur

Preemia tehnikateaduste alal tööde tsükli „Molekulaarselt jäljendatud polümeerid: kaasaegsed biomimeetilised sensormaterjalid meditsiiniliseks diagnostikaks ja keskkonnaseireks“ eest

Laureaat ehitab polümeersetest materjalidest lõksusid, mis jäljendavad elutähtsate või ohtlike ainete molekulide kuju. Polümeeri pinnale täpselt vajalike molekulide jaoks sobivate pesade kujundamist kutsutakse molekulaarse jäljendamise tehnoloogiaks. Vahel saab sinna tekitada veel midagi liimitaolist ehk vaid sihtmolekulile sobivaid aatomitevahelisi sidemeid soodustavaid omadusi. Tehnoloogia sobib suhteliselt suurte molekulide jaoks nagu valgud, aga kõlbab ka kroonviiruse jaoks.

Laureaat on õppinud seda tehnoloogiat kasutades looma sensoreid, mis oskavad ära tunda, kinni püüda ja isegi üle lugeda mitme olulise aine üksikuid molekule. Nende hulgas on nii elutähtsaid kui ka ohtlikke aineid – nii selliseid, mis saastavad keskkonda, kui ka selliseid, mida saab lõksustatuna viia inimese kehas vajalikku kohta.

Loodud sensorid saavad hakkama näiteks selliste meie aju jaoks oluliste valkude nagu aju neurotroofse faktori elektrokeemiliste omaduste määramisega või dopamiini neurotroofse faktori äratundmisega. Mõlemad on iseloomulikud kurnavatele ja seni ravimatutele haigustele nagu Alzheimeri tõbi ja Parkinsoni tõbi. Sama lootustandev on C-hepatiidi ühe valgu sensor või kroonviiruse valku ära tundev materjal vastava kiirtesti nurgakivina.

Nõnda arendatud sensorid on asendamatud näiteks keskkonda sattunud antibiootikumide äärmiselt väikeste koguste seireks. Kuna need on odavad ja töökindlad, on oodata nende kiiret rakendamist nii keskkonna seisundi kohta kriitilise teabe saamiseks kui ka mitmete haiguste eeldiagnoosimiseks ja patsiendi seisundi jooksvaks hindamiseks.

---

Mets on rohkem kui paljas mets

Veiko Uri, snd 1969, akadeemik, Eesti maaülikool, metsanduse ja inseneeria instituut, metsakasvatuse ja metsaökoloogia õppetool, professor

Preemia põllumajandusteaduste alal tööde tsükli „Süsinikuringe majandatavates Eesti metsaökosüsteemides“ eest

Põhjapoolkera metsad on olulised süsiniku talletajad ning seega kliimamuutuste leevendajad, samal ajal on metsade süsinikuringe tasakaal Eesti metsa- ja kliimapoliitikas põletav vaidlusküsimus. Laureaat vaatleb, milline on Eesti metsade roll süsinikuringluses eri majandusvõtete korral, ning küsib, millised on optimaalsed ja praktilised lahendused nende majandamiseks.

Algupärastel ja töömahukatel andmetel põhinev analüüs katab peamisi Eesti metsandusele olulisi kooslusi ja vanuseklasse, hõlmates kogu ökosüsteemi, sh metsade alustaimestiku ja maa-aluse osa rolli süsinikuringes. Süsinikumudelite puhul on võtmetähtsusega saadud tulemus, et heterotroofne ehk mikroobipõhine mullahingamine ei sõltu metsa vanusest.

Suur osa mulda lisandunud süsinikust pärineb maha kukkunud lehtedest, okastest jne. Selle nn varisevoo täpsustamine laseb tõhusamalt modelleerida mulla süsinikuvaru muutusi meie männikutes, kuusikutes ja kaasikutes.

Lageraie mõju osutus arvatust väiksemaks ja lühiajalisemaks. Süsiniku sidumine taastub vähem kui kümne aastaga. Viljaka kasvukoha hall-lepiku raiesmikul võib aastane süsiniku emissioon mullast olla isegi märkimisväärselt väiksem kui kasvavas puistus. Põhjused on muutunud mullatingimused, rohu kiire kasv ning nobedasti sirguvad võrsed. Ka ei põhjusta leppade seotud lisalämmastik pärast raiet kahjulikke keskkonnamõjusid.

Märksa selgemaks sai, kuidas kujundab süsiniku sidumist harvendusraie või kändude juurimine. Kõigil neil metsamajandusvõtetel on Eesti metsade tuleviku kujundamisel oma koht.

Akadeemik Veiko Uri pälvis 2013. aastal riigi teaduspreemia – põllumajandusteaduste aastapreemia tööde tsükli „Produktsioon, süsiniku akumulatsioon ning lämmastikuringe kiirekasvulistes lehtpuupuistutes“ eest ning 2016. aastal Eesti Punase Risti V klassi teenetemärgi.

---

Hoolitsedes kõige väetimate eest

Irja Lutsar, snd 1954, Tartu ülikool, meditsiiniteaduste valdkond, bio- ja siirdemeditsiini instituut, meditsiinilise mikrobioloogia professor

Tuuli Metsvaht, snd 1967, Tartu Ülikooli Kliinikum SA, anestesioloogia ja intensiivravi kliinik, lasteintensiivravi osakond, vanemarst-õppejõud; Tartu ülikool, meditsiiniteaduste valdkond, kliinilise meditsiini instituut, laste intensiivravi ja farmakoteraapia professor

Preemia arstiteaduse alal tööde tsükli „Vastsündinute sepsise interdistsiplinaarne käsitlus“ eest

Vastsündinud on ühiskonna kõige väetimad, äärmiselt haavatav ja raskesti uuritav sihtrühm. Nende immuunsüsteem pole veel välja kujunenud ja võib seetõttu üle reageerida. Väikelaste rasked ja sageli surmavad (nagu sepsis) või veel täiseaski häirivate tagajärgedega nakkushaigused on üleilmne probleem. Nende parim ravi on nii ühiskonna kui ka üksikindiviidi vaates põhjapaneva tähtsusega.

Oma valdkonna pioneeridena vaatlevad laureaadid vastsündinu sepsise kujunemise, ennetamise ja ravi paljusid aspekte. Prekliinilise ja kliinilise uurimise meetodeid kombineerides käsitlevad nad kogu protsessi alates haigustekitajate levikust, uute bakteriaalsete infektsioonide molekulaarsetest mehhanismidest ja lapse geneetilistest eelsoodumustest kuni nende ravimipõhise aitamise võimalusteni ja intensiivravi korraldamiseni.

Vastsündinud imiku üks haavatavaid kohti on seedetrakt, mida saab tugevdada ema rinnapiima kaudu antava mikro­flooraga.

Vastsündinute ja väikelaste antibakteriaalse ravi juhendid on ajalooliselt põhinenud väikesel arvul juhtumitel. Ekspertide seisukohad näiteks antibiootikumide ohutuse ja vajalike dooside kohta sageli lahknevad.

Laureaadid on välja töötanud mitme ravimi optimaalsed annused vastsündinute ja väikelaste nakkushaiguste ravimiseks. Nende töö kaudu on jõutud kliinilistes tingimustes kontrollitud ravijuhenditeni, mis pakuvad tõenduspõhist efektiivset ravi, päästavad hulga vastalanud elusid ja väldivad või leevendavad läbipõetud nakkuste kaugtagajärgi.

Irja Lutsar pälvis 1994. aastal riigi teaduspreemia, arstiteaduse aastapreemia tööde tsükli „Vastsündinu tervise mõjutamine mikrofloora kaudu“ eest kollektiivi liikmena ja 2010. aasta  tööde tsükli „Infektsioonide käsitlus omandatud immuunpuudulikkusega isikutel“ eest, 2013. aastal Eesti Punase Risti II klassi ja 2021. aastal I klassi teenetemärgi, 2014. aastal Tartu ülikooli suure ja 2019. aastal väikese medali, 2020. aastal Eesti teaduste akadeemia Karl Schlossmanni medali ning valiti 2021. aasta kodanikuks.

---

Inimlikkusest loomades loomalikkuseni inimestes

Tuul Sepp, snd 1984, Tartu ülikool, loodus- ja täppisteaduste valdkond, ökoloogia ja maateaduste instituut, loomaökoloogia kaasprofessor

Preemia geo- ja bioteaduste alal tööde tsükli „Inimtekkelised keskkonnamuutused ja vabalt elavate loomade tervis“ eest

Laureaat keskendub tsivilisatsiooni mitmetahulise mõju mõõtmisele metsloomade ja kalade maailmas. Ta küsib, mille kaudu seda mõju adekvaatselt hinnata, kuidas muutusi teadvustada ning kas selle abil saaks parandada meie endi elu kvaliteeti. Haruldasel moel on ta osanud ühendada uute mõttemallide loomise ja põhjendamise tugeva töörühma käivitamise ja akadeemilise arvamusliidri rolliga.

Meie võimekus mõõta vabalt elavate loomade reaktsiooni järjest käredamatele inimtekkelistele keskkonnamõjudele on üsna madal. Sageli märkame alles metsloomade arvukuse langust või populatsioonide kadumist. Peame signaale nägema varem.

Tuul Sepp on loonud uudse uurimissuuna, arendades välja objektiivsed meetodid vabalt elavate loomade ja populatsioonide seisundi hindamiseks inimtegevuse mõjuväljas. Muutused vabalt elavate liikide käitumises ning loomade tervise ja heaolu uued mõõdikud lasevad prognoosida populatsioonide saatust ja vajadusel ka reageerida.

Vähk on sageli inimtegevuse keskkonnamõjudest põhjustatud haigus. Vabalt elavatel loomadel ja kaladel arenenud vähivormide analüüs evolutsiooni­bioloogia kontekstis pakub uudseid võtmeid nii keskkonnategurite mõju mõõtmiseks kui ka inimeste kaitseks selle haiguse vastu. Peame teadma, miks üldse oleme vähihaigustele vastuvõtlikud ja milliseid kaitsemehhanisme rakendavad eri liigid vähi allasurumiseks.

Laureaadi töö abil oskame nüüd paremini mõista vähi ja vähikaitsemehhanismide evolutsiooni ning rakendada muutuvas keskkonnas elavate metsloomade vähikaitse kohastumust ka inimeste vähivastases võitluses.

Tuul Sepp on Eesti noorte teaduste akadeemia liige. Ta pälvis 2012. aastal üliõpilaste teadustööde riikliku konkursi valdkonnaülese peapreemia, 2012. aastal Eesti teaduse populariseerimise peapreemia trükisõnalise populariseerimise kategoorias ja 2018. aastal II preemia audiovisuaalse ja elektroonilise meedia kategoorias ning 2020. aastal Vabariigi Presidendi noore teadlase preemia.

---

Kõige kallim vara jaguneb ebaühtlaselt

Mall Leinsalu, snd 1958, Tervise arengu instituut, juhtivteadur; Söderntörni ülikool, Stockholm, rahvatervishoiu dotsent

Rainer Reile, snd 1984, Tervise arengu instituut, epidemioloogia ja biostatistika osakonna juhataja, vanemteadur

Aleksei Baburin, snd 1965, Tartu ülikool, peremeditsiini ja rahvatervishoiu instituut, epidemioloogia nooremteadur; Tervise arengu instituut, teadur

Preemia sotsiaalteaduste alal tööde tsükli „Ühiskondlike muutuste ja kriiside mõju tervisele ja tervise ebavõrdsusele“ eest

Laureaadid vaatlevad elanikkonna tervist Eesti areneva ühiskonna paljude tegurite ühises mõjuväljas. Inimese tervist mõjutavad nii individuaalsed kui ka makrosotsiaalsed tegurid, käitumisest ja kultuurilistest eelistustest kuni tervishoiusüsteemi, majandusolude ja poliitikameetmeteni.

See maastik annab pinnase ebavõrdsuse ja süstemaatiliste erinevuste tekkeks nii üksikute inimeste kui ühiskonnarühmade tervisenäitajate ja -käitumise vahel. Uurimistöös käsitletakse tervise ja surma pingelisi seoseid kõigi peamiste surmapõhjuste lõikes ja tervisekäitumise peamiste tahkude najal, suhtumisesest kroonviirusesse kuni suitsetamise ja enesetappudeni. Vaatlus läheb ajas tagasi kuni 30 aastat ja annab pildi tervisealase ebavõrdsuse muutustest ka ühiskonniti: Eestit võrreldakse Baltimaade ja Euroopa kui tervikuga, peegeldades sel moel tagasi meie oma ühiskonna arengut.

Unikaalsed andmestikud on tööde tsüklis ühendatud range analüüsimeetodite valiku, andmete harmoniseerimise ja kasutamise, ning küsitlus-, registri- ja loendusandmestike ühildamisega. Selgub, et paradoksaalselt võib majanduskasv soodustada alkoholi tarbimist ja ülekaalulisust ning nõnda töötada vastu tervisenäitajate paranemisele ühiskonnas. Kummaline, et Põhjamaade heaoluriikide edu tervise ebavõrdsuse vähendamisel on Euroopa kehvemate seas. Üllatav, et mitmes Aasia riigis on füüsilist tööd tegevate meeste suremus, isegi vähki, väiksem kui kontoritöötajatest sookaaslastel.

Poliitikameetmetega saab sellist arengut muuta. Meie inimeste tervis paraneks eelkõige vähendades suitsetamise, ülekaalulisuse ja vaesuse mõju ühiskonnas.

Rainer Reile pälvis 2010. aastal üliõpilaste teadustööde riikliku konkursi II preemia terviseuuringute valdkonnas magistriõppe üliõpilaste astmes; sama 2017. aastal doktoriõppe üliõpilaste astmes.

---

Laveerides Merkuuri ja Marsi vahel

Enn Küng, snd 1963, Tartu ülikool, humanitaarteaduste ja kunstide valdkond, ajaloo ja arheoloogia instituut, Eesti ajaloo (varauusaja ja uusaja) kaasprofessor

Preemia humanitaarteaduste alal tööde tsükli „Tallinna ja Stockholmi keskvõimude poliitilised, sõjalised, õiguslikud ning majanduslikud suhted 16. sajandi teisest poolest kuni 17. sajandi alguseni“ eest

Laureaat vaatleb Läänemere-äärsete riikide ajalugu tervikliku süsteemina, lisades poliitiliste olude, sõjanduse ja kaubanduse analüüsile laiema eluolulise raamistiku. Vanadele vabadustele tuginenud, kauplemisele orienteeritud hansalinna ja omas ajas moodsa Rootsi militaarriigi huvide ja arusaamade lahknemiste ajalugu vaatleb laureaat poeetiliselt nagu seiklemist kahe jumaluse, Mercuriuse ja Marsi vahel.

„Vana hea“ Rootsi aeg ei olnudki lähemalt vaadates nii hea. Eesti oli vaenu­tegevuse ja kaubanduse ümberpaiknemise tõttu vaesunud ning Rootsile pigem kuluallikas.

Hulk uudset materjali ilmestab, kui keerukad olid vaidlused Tallinna privileegide sõnastuse üle, kuidas keskvõim end kehtestas ja milliseks kujunesid linna arenguvõimalused Rootsi võimu all. Ajalugu kordub: juba siis ei täitunud Stockholmi lootus lõigata kasu sõjaolukorras hansakaubandusele antud privileegidest või kaubandustollidest. Venelased eelistasid oma sadamaid ja näiteks Narva kasutas oma võimaluse ära.

Poliitilise ajaloo teeb elavaks õiguskorralduse, institutsioonide kujunemisloo ja isegi postiteenistuse ehk omaaegse sidekanali nüansirikas vaatlus, sealhulgas kulleritel põhineva varasema versiooni asendamine riikliku postiteenistusega.

Enn Küngi erakordselt lai uurimuste spekter toetub Eesti ja meie naabermaade poliitilise ajaloo ja selle varasemate käsitluste põhjalikule tundmisele. Käibele toodud mahukas faktoloogia on asetatud laiemasse, nii kohalikku kui ka rahvusvahelisse konteksti, tänu millele on Ida-Baltimaad kindlalt jõudnud Euroopa varauusaja majanduskaardile.