他们解开了化学中的不对称之谜

想象一下，你是一位定制钥匙的锁匠。你每次制作钥匙都会得到两把镜像对称的钥匙，但只有一把能打开锁，如果顾客试图用另一把钥匙开锁，锁就会损坏。 化学家在研发新药时也面临着类似的挑战。许多药物分子以两种互为镜像的变体存在，并非完全相同：一种具有治疗作用，而另一种则可能带来有害的副作用。其根本原因与生命的基本化学性质密切相关：生命是同手性（homochiral）的——就像左右手一样，所有氨基酸都以两种镜像变体存在，但只有其中一种存在于细胞的蛋白质中，构成我们DNA的糖分子也是如此。 化学家们长期以来一直困惑于同手性是如何产生的。亨利·卡根（Henri Kagan）和硖合宪三（Kenso Soai）找到了这一谜题的答案，并因此荣获2026年诺贝尔化学奖。

发现增强“不对称性”的催化机制 互为镜像的两种分子则被称为对映体。在化学反应中，催化剂通常会“对称地”同时加速两种对映体的生成。卡根是上世纪80年代初致力于改进“不对称反应”的众多化学家之一，他们的目标是生产尽可能纯净的某种对映体。 之前，研究人员认为催化剂的手性会传递给产物，并且两者之间存在线性关系——他们假设如果将两种镜像的对映体混合在催化剂中，产物将具有相同的比例。 卡根并未盲从于这一假设，而是更详细地研究催化剂本身。在化学反应过程中，催化剂中的金属原子和手性分子的作用机制当时并没有人深究。 卡根假设金属原子在化学反应过程中至少吸引了两个手性分子。如果将左右对映体排列组合，则会得到三种形式的催化剂——右—右、左—右和左—左。 这种推理让卡根取得了意想不到的发现，因为左—右催化剂驱动化学反应的速度远远慢于其他两种催化剂。当他用不同对映体组合的催化剂驱动反应时，产物比例与催化剂组成之间的关系并非线性关系。换句话说，催化剂的某种手性可以被放大，从而大幅提高产物中目标对映体的比例。

亨利·卡根发现的“非线性效应”，反应产物中某一种对映体的过量程度，高于其在催化剂中的过量程度。 这意味着他找到了一种增强产物中某种对映体生成的方法。 自催化实现从“非手性”创造“手性” 之后，硖合宪三在仔细研究反应催化剂和生成物的结构时，发现它们之间存在显著的相似性。这激发了他的一个想法——或许他可以设计一种反应，使催化剂在自催化过程中自我形成？ 通过对多种不同分子进行实验，硖合宪三成功找到了一种能够自我生成的手性物质——5-嘧啶基烷醇。他在1995年发表的一篇论文中描述了这项革命性的实验——以2%过量的5-嘧啶基烷醇的一种对映体开始反应，最终得到了87%过量的同种对映体。 在接下来的8年里，硖合宪三继续探索终极“自催化”过程。2003年，他终于成功展示了一种化学反应（Soai反应），该反应生成过量的对映体，而这些对映体随后又会自我复制。这是自生命诞生以来，人类首次成功地从非手性分子组合中创造出手性分子。

Soai反应实现从“非手性”创造“手性”，仅凭0.00005%的极小过量起点，经三轮自我放大，该对映体最终占到产物的99.5%以上。 Soai反应被认为是迄今为止最精妙的化学实验之一。当反应启动时，两种对映体都会生成，但由于反应过程受偶然因素支配，其中一种对映体的生成量略多一些。这微小的过量足以使该对映体主导整个化学反应。最终，它可以占到产物的99.99%。而当硖合宪三重复该反应时，另一种对映体则可能会主导反应；他最终得到的对映体取决于反应开始时偶然发生的事件。 锋利的化学工具 Soai反应激发了化学家们探索生命起源的新热情。如今，世界各地的研究人员正试图重复硖合宪三的成果，以生产同手性氨基酸和糖类。 卡根发现的非线性效应已成为化学家设计新反应的重要工具。反应的非线性特性可用于优化反应，从而获得尽可能纯净的对映体产物。这对于所有生产与生物体相互作用物质（例如药品、香精、香料和农用化学品）的公司都至关重要。 这些发现荣获2026年诺贝尔化学奖，为化学家提供了新工具，而更重要的是，它们有助于解决化学史上最大的谜团之一——如何产生在所有生物体中发现的那种“同手性”。