Нобелевскую премию по химии 2026 года присудили французскому химику Анри Б. Кагану и японскому учёному Кэнсо Соаи. Их наградили «за открытие нелинейных эффектов и автокатализа в асимметрическом органическом синтезе».

За этой формулировкой стоит фундаментальная проблема химии: почему молекулы, которые могут существовать в двух зеркальных вариантах, иногда начинают преимущественно принимать только одну из этих форм.

Представить это проще всего на примере рук. Левая и правая рука похожи, но совместить их невозможно. Аналогичным образом устроены многие органические молекулы. Это свойство называется хиральностью, а зеркальные варианты одной молекулы — энантиомерами.

Для химии лекарств такая разница особенно важна: две практически одинаковые молекулы могут по-разному взаимодействовать с ферментами и рецепторами человеческого организма.

Маленькое преимущество может превратиться в огромное

Анри Каган ещё в 1980-х показал, что в асимметрических химических реакциях действует неожиданное правило. Незначительное преобладание одной зеркальной формы катализатора иногда приводит к гораздо большему перевесу соответствующего продукта.

Иначе говоря, зависимость оказалась нелинейной: небольшой начальный дисбаланс способен резко усилиться.

Кэнсо Соаи пошёл ещё дальше. В 1995 году его группа продемонстрировала асимметрический автокатализ — реакцию, в которой получившаяся молекула помогает создавать новые копии собственной зеркальной формы.

Возникает химическая положительная обратная связь: чем больше одной формы появляется, тем быстрее производится именно она. В экспериментах чрезвычайно слабую первоначальную асимметрию удавалось после нескольких циклов превратить почти в полное доминирование одного энантиомера. Подробно о работах Кагана и Соаи и о том, как молекулы фактически «выбирают» правую или левую форму, рассказывает RidLife.

Это может объяснить одну из загадок жизни

Работы нобелевских лауреатов важны не только для синтетической химии. Они связаны с давней загадкой происхождения жизни.

В неживой природе зеркальные формы молекул в принципе равноправны. Однако земная жизнь оказалась чрезвычайно избирательной: белки, например, почти исключительно используют аминокислоты одной хиральности.

Почему когда-то возник такой перекос, точно неизвестно. Но исследования Кагана и Соаи показали механизм, благодаря которому едва заметное первоначальное преимущество одной формы может многократно усилиться.

Это не доказывает, что именно такая реакция произошла миллиарды лет назад на молодой Земле. Зато впервые стало понятно, как химическая система вообще способна пройти путь от почти идеального равенства между двумя зеркальными вариантами до практически полной победы одного из них.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы и первыми узнавайте о главных новостях и важнейших событиях дня.