2026年诺贝尔化学奖揭晓！华科大教授解读：他们解开了生命为何只用分子“一只手”的百年谜题

极目新闻记者 李碗容

通讯员 黄双子

北京时间10月7日17时45分许，瑞典皇家科学院宣布，将2026年诺贝尔化学奖授予法国科学家亨利·卡根和日本科学家硖合宪三，表彰他们在不对称有机合成中发现非线性效应和自催化现象，解答了“同手性如何自发出现”这一百年谜题。极目新闻记者专访了华中科技大学化学与化工学院钟芳锐教授。

左手和右手永远叠不上：生命为何偏爱“一只手”？

钟芳锐用一个简单的比方解释“手性”：伸出双手，掌心相对，左手和右手看起来很像，但永远无法完美叠合。化学中也有这样一类分子，组成完全相同，却像左右手一样互为镜像、无法重叠。这两种镜像分子分别被称为“左手型”和“右手型”。

更奇妙的是，生命对“左手”和“右手”有着近乎偏执的选择。钟芳锐介绍，构成蛋白质的氨基酸几乎全是“左手型”的，而组成DNA和RNA的糖全是“右手型”。这种生命体只使用单一镜像分子的现象，就叫“同手性”。但实验室里用普通方法合成这些分子，得到的往往是左右各一半的混合物。这个矛盾困惑了科学家一百多年：既然化学反应一视同仁地产生两种镜像分子，那生命为什么偏偏只选中了其中一种？

卡根的贡献在于发现了“非线性效应”。钟芳锐解释，以前化学家默认一个简单规则：催化剂的手性纯度是80%，产物的手性纯度也差不多是80%。但卡根在1986年发现，在某些催化体系中，即使催化剂本身的手性纯度很低，产物的手性纯度却可以远远高于催化剂。微小的镜像偏差被“放大”了，这就是非线性效应。它打破了化学界的线性思维：原来不需要极其纯净的手性催化剂，反应本身就能帮你“纠偏”。

硖合宪三实现了“自催化”反应。这就像滚雪球一样：一个手性产物分子生成后，它会充当催化剂，帮助合成更多和自己手性相同的分子，如此循环，手性纯度不断放大。即使初始时只有极其微弱、几乎检测不到的手性偏向，经过多轮自催化，最终可以生成纯度超过99.5%的单一手性分子。诺贝尔奖委员会将这一反应称为“最壮观的化学实验之一”。

两人是接力关系。钟芳锐打了个比方：“卡根发现的是放大镜的原理，硖合宪三则造出了一台真正能放大的机器。”两人的工作合在一起，才构成了从理论解释到实验证实的完整拼图。

生命从无到有：化学反应自己就能“选”出一只手

这项发现对理解“生命从无到有”提供了什么线索？地球上的生命大约在40亿年前诞生。那时候的原始海洋里，有机分子左右各半，没有任何“偏爱”。但今天的生命却完全使用单一手性的分子。这个转变是怎么发生的？卡根和硖合宪三的工作给出了一个可能的答案：不需要外部力量来选择，化学反应自己就能完成这个任务。

钟芳锐解释，在早期地球的某个“化学汤”里，可能偶然出现了一点点手性偏差，然后这个偏差通过自催化反应不断放大，最终整个体系变成了单一手性。这个机制甚至不需要生命存在，纯粹的化学反应就能完成，这就为生命从无到有提供了化学基础。不过他也强调，正如硖合宪三本人所言，生物同手性的真正来源依然是个谜。更准确的说法是：机制被证明了，路径还没被坐实。

这项研究最直接的应用是制药。最著名的案例是沙利度胺药物悲剧事件。上世纪60年代，这种药物以“左右混合”的形式上市，结果R构型有镇静作用，S构型却有强致畸性，导致了上万名畸形婴儿出生。这场灾难让制药行业意识到，必须只生产有效的那一种镜像分子。

卡根的非线性效应理论告诉化学家，不必追求极致纯度的催化剂，设计合适的催化体系就能实现手性放大，这大幅降低了生产成本和工艺难度。最贴身的是胃药埃索美拉唑。卡根1984年改良了夏普莱斯的不对称氧化法，把硫醚选择性地氧化成单一手性的亚砜。不过钟芳锐也坦言，自催化反应目前并非一种普适的手性合成方法。其极窄的底物范围、对杂质的极端敏感、放大生产的工程难题以及产物的随机性，都构成了其走向广泛工业应用的巨大障碍。自催化目前更像一个用于验证理论、探索生命起源的精巧模型，而非一种通用的工业合成工具。

除了制药，钟芳锐介绍，这项发现还可能影响农药、香料、新材料等领域。农药方面，不少杀虫剂只有一种对映体有效，另一半白白进入土壤和水体。香料方面，手性直接等于气味——柠檬烯左旋是柠檬味，右旋是橙子味。新材料方面，手性液晶早已用于显示，手性共价有机框架正在被做成手性分离膜。对普通人来说，未来五到十年最现实的改变有三件：药更便宜、副作用更少；农药用量下降带来的环境与食品安全收益；显示、防伪一类终端产品里出现手性材料。

迟到的认可：诺奖奖励的是“领域”而非“个人”

卡根2001年曾与诺奖擦肩而过。当年诺贝尔化学奖授予了诺尔斯、夏普莱斯和野依良治，表彰他们在“手性催化氢化反应”领域的贡献。但消息传到法国，学界哗然。被视为这一领域“之父”的卡根，不在获奖名单上。

卡根为什么被漏掉？一个直接原因是诺贝尔奖有一条不成文的铁律：同一奖项最多授予三人。2001年已经有三位获奖者。这反映了诺贝尔奖评选的一个结构性特点：它奖励的是“领域”而非“个人”。当一个领域成熟到可以获奖时，委员会必须在众多贡献者中选出不超过三人。谁最重要、谁最先发现、谁贡献最大，往往没有绝对客观的标准。

25年后，95岁的卡根终于等来了这枚奖牌。与其说这是“纠正错误”，不如说诺贝尔奖委员会找到了一个新的角度。这次表彰的不再是2001年的“手性催化氢化反应”，而是1986年的“非线性效应”和硖合宪三的“自催化”。两个发现合在一起，回答的是一个全新的问题：同手性如何自发产生。

硖合宪三的研究历程，也是一个关于“耐心”的故事。1953年，化学家弗兰克从理论上预言可能存在一种反应，产物能催化自身的生成，从而把手性偏差不断放大。但从理论到实验，整整等了40多年。1995年，硖合宪三终于设计出了具有自催化潜力的反应，又过了8年，到2003年，他才成功展示了一个初始手性偏差几乎为零、最终产物纯度超过99.5%的反应。卡根的等待更长：1986年发现非线性效应，到2026年获奖，整整40年。

诺贝尔奖的评选逻辑，本身就倾向于“等”。钟芳锐说，颁奖原则的核心是保证获奖成就经得起时间的考验。今天的年轻科研人员面临压力，三五年内需产出可量化的成果。但卡根和硖合宪三的故事提醒我们，有些问题值得用十年、二十年去回答。

（来源：极目新闻）

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