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25年前的诺奖失而复得！他们破解生命为何只选择了“一只手”

2026-10-08 09:55:33 来源：上观新闻

北京时间10月7日17时45分，瑞典皇家科学院宣布，将2026年诺贝尔化学奖授予法国化学家亨利·卡甘（Henri B. Kagan）和日本化学家硤合宪三（Kenso Soai），表彰他们发现在不对称有机合成中发现非线性效应与自催化现象。

“很意外，继2001年、2021年之后，今年的诺贝尔化学奖又颁给了手性催化领域。”中国科学院院士、上海交通大学校长丁奎岭说，今年两位获奖科学家的工作“非常基础”，不仅回答了生命分子“为何只选一只手”的基本问题，还成为理解手性催化剂的重要工具和手段，这个诺奖确实值得。

大自然为何天生“偏心”？

(相关资料图)

自然界中，许多分子像人的两只手，互为镜像却怎么也叠不到一起，化学家称之为“手性”。

分子的这种镜像差别绝非小事，尤其在药物中，分子的一种镜像可以治病，另一种则可能无效甚至有害。上世纪60年代的“反应停”事件，就是由于其主要成分沙利度胺分子的一种手性异构体对胎儿有致畸作用。

更有意思的是，生命分子往往“只用一只手”：人体内的蛋白质几乎只由“左手”氨基酸搭成，而糖则清一色为“右手”，这就是“同手性”，意即“单一手性”。

可是，在一个左右对称的世界，分子为何会有这种选择“偏向”？这一切是怎么发生的？

1953年，英国布里斯托大学的物理学家查尔斯·弗兰克在一篇论文里给出了纯数学的解答：要让微小的偏差被放大成一边倒，需要同时满足3点：有手性催化剂和不对称反应；一种镜像的生成被增强，另一种被抑制；反应还能自己造出自己的催化剂（自催化）。

第一个条件早在20世纪初就由德国化学家马克瓦尔德实现，另两条则空悬了30多年。

卡甘教授的研究完成了第二点。在不对称反应中，常用一套“金属马达+手性方向盘”的组合：金属负责推动反应，手性分子负责指挥方向。长期以来，大家默认这个反应是线性的，即手性催化剂要是“右舵”占七成，那么产品里的右旋分子也应该是七成。

不过，卡甘却偏要追问：金属一次能不能抓住两个方向盘分子？如果能，两种镜像混着用，催化剂就有3种形态——“右右”“左左”和“一左一右”。那么，这三种形态的催化剂“干活”效率就会不一致，最后效率高的催化剂形态反而会产生更多的产物，结果导致产物中的右旋分子比例比催化剂中的更高。他打了一个通俗的比方，“用不纯的模具，压出了更纯的产品”。

1986年，卡甘把实验结果画成图，得到的是一条曲线，而非直线，由此打破了曾经的教条——这就是“非线性效应”，如今它已是手性化学领域的基本概念。

补上第三点的是硤合宪三。一次，他注意到某个反应的催化剂和产物长得极像，于是冒出一个大胆念头：能不能让产物自己去复制跟自己同一只手的分子？而最终产物又成为催化剂，让手性优势如滚雪球一般壮大。

经过大量试错，硤合宪三找到一种名叫“5-嘧啶基烷醇”的物质：它由嘧啶-5-甲醛和二异丙基锌反应生成，而这个产物本身又能催化这个反应——产物越多，催化剂越多，就如同麦克风挨着音箱时，一丝细微的杂音被反复放大，最后变成刺耳的啸叫。

1995年，硤合宪三从反应中2%的微小偏差出发，最终拿到了87%的产物。持续打磨8年后，到2003年，他干脆一点手性物质都不加，让反应完全靠启动时那点偶然的差别自己“选边站”，最后几乎只得到一种镜像——这是自生命起源以来，人类第一次在试管里从非手性分子中造出手性偏向。

25年前错过的诺奖“失而复得”

75岁的硤合宪三自1981年进入东京理科大学起，几乎把整个学术生涯押在一件事上：先发现不对称自催化，再证明它的放大能力有多惊人，最后用它来回答“生命同手性起源”这个更根本的问题。

“他一辈子只研究一个反应，用30多年时间把研究做深做透。”丁奎岭说，硤合宪三的专注难能可贵。

发布会现场电话连线时，硤合宪三表示，同手性是生命存在的前提，如果氨基酸和糖左右旋混杂，就搭不出正确的蛋白质和DNA，生命根本无法运转；而他们的工作“不是最终答案”——希望今年的诺奖能让更多人意识到分子手性的重要，让手性研究在未来几代人里继续走下去。

作为一位被同行敬重的奠基者，巴黎-萨克雷大学（原巴黎南大学）荣休教授卡甘代表了另一种分量。上世纪70年代初，卡甘就开发出DIOP等手性配体，是不对称催化最早的开拓者之一。2001年1月，他与野依良治、巴里·夏普莱斯共同获得沃尔夫化学奖；同年10月，诺贝尔化学奖颁给不对称催化，得主却是诺尔斯、野依良治和夏普莱斯——因为诺奖最多由3人共享，卡冈被挡在了门外。

同行为他没有获得诺奖而颇为不平，更没有忘记他。野依良治获奖后，2002年以他的名字设立了“野依奖”，首届奖项即授予卡甘，以表示对他的尊敬。终于，时隔25年，卡甘等来了属于自己的那通“来自斯德哥尔摩的电话”。

2008年，卡甘教授到访中国科学院化学所（资料照片）

“今年两位获奖者都是很纯粹的科学家，早年与中国有不少学术交流。”中国科学院院士、中国科学院上海有机化学研究所研究员游书力告诉记者，2008年卡甘教授就曾到访过北京的中国科学院化学研究所。

虽然两位新科诺奖得主的工作极其基础，未必马上能变成新药或是直接作用于产业，却让人类第一次在烧瓶里看清分子的“偏手”究竟从何而来。

原标题：《25年前的诺奖失而复得！他们破解生命为何只选择了“一只手”》

标签：诺奖生命手性催化剂化学家诺贝尔