诺贝尔化学奖研究如何改变制药工业 分子手性之谜揭秘

分子的化学成分相同，进入人体后却可能产生截然不同的效果，原因在于分子不仅由原子构成，还具有特定的空间形状。某些分子的组成一致，但结构互为镜像，如同人的左手和右手，这一现象被称为手性。人体中的蛋白质、酶和受体同样具有特定的空间构型，药物分子只有形状匹配，才能有效发挥作用；若替换为镜像结构，药效可能降低甚至发生显著改变。

2026年10月7日，诺贝尔化学奖被授予两位长期深耕该领域的科学家——法国化学家亨利·B·卡根与日本化学家硤合宪三，二人将共同分享1200万瑞典克朗的奖金。官方给出的获奖理由是：发现不对称有机合成中的非线性效应与自催化。通俗地说，他们找到了一种在化学反应中放大微小差异的方法，使某一种分子最终占据压倒性优势。

生命体本身也在进行类似的过程。比如，人体合成蛋白质时所使用的氨基酸几乎都指向同一种手性；DNA和RNA中的糖也始终采用特定的手性构型。这说明生命并非随机混用两种镜像分子，而是长期维持着高度一致的选择。科学家始终困惑：这种不平衡究竟如何产生，又为何没有被稀释抹平。

1986年，卡根在研究中发现，在某些不对称催化反应中，即便催化剂手性差异很小，最终生成的分子也可能呈现更大的差异。这一现象后来被命名为非线性效应。可以将其理解为，某些化学反应仿佛内置了“放大器”，能让微弱的优势逐步扩大。卡根的贡献在于发现并系统研究了这种放大机制，为科学家理解不对称催化提供了重要工具。

硤合宪三则揭示了一类特殊的化学反应：反应产物能够反过来促进更多与自身相同的产物生成，这被称为自催化。设想两支实力相当的队伍，起初人数接近，但规则改变后，每新增一名成员，该成员也能参与招募，继续为本队吸引更多同类。于是，原本仅微弱领先的一方，由于参与“拉人”的成员更多，下一轮便可能增长更快，人数越多，招募能力越强。硤合宪三所发现的不对称自催化就具有类似特征——反应生成的手性产物能持续推动更多同种手性产物的形成。

1995年，硤合宪三团队在《Nature》上发表了一项关键实验：从手性差异仅约2%的体系出发，通过自催化反应将这种差异进一步放大。这就是著名的Soai反应。诺贝尔化学委员会成员Peter Somfai评价称，这是有机化学中最酷的实验之一，因为它直观地证明了极小的分子差异可以通过化学反应被不断放大。

尽管此次诺奖并不意味着科学家已经破解生命手性的起源之谜，但它为理解生命为何偏好某一种手性提供了一条重要的化学路径。此外，两位科学家获得认可所经历的漫长等待也令人感慨。卡根今年95岁，早在1971年他就开发出DIOP手性配体，成为现代不对称催化的重要奠基人之一。2001年，他与野依良治、Barry Sharpless共同获得沃尔夫化学奖，但同年诺贝尔化学奖却未将他纳入。25年后，诺贝尔奖终于降临卡根。

相比之下，76岁的硤合宪三走过的是另一条漫长道路。他1950年出生，毕业于东京大学，之后长期任职于东京理科大学。上世纪90年代，他开始聚焦一个基础问题：能否让一个手性分子帮助制造更多与自身相同的分子？1995年的《Nature》论文最终发展为以他名字命名的Soai反应。此后30余年，他和团队持续探究各种极其微弱的因素能否成为最初那一点手性差异的来源。2025年，他因相关研究获得日本学士院奖。一年后，诺贝尔奖到来。

诺贝尔委员会致电通知硤合宪三时，他正在外出购物。在诺贝尔奖新闻发布会的电话连线中，他表示这是人生中最激动的一天之一，也很高兴能与卡根共同获奖。诺奖公布后，人们热议卡根25年前与诺奖失之交臂，也讨论Soai反应是否解释了生命起源。但更令人深思的是，真正的基础科学研究，往往需要数十年时间才能显现其意义。