Двоє вчених отримали Нобелівську премію за відкриття про асиметрію життя

Нобелівську премію з хімії 2026 року присудили Анрі Б. Кагану та Кенсо Соаю за відкриття, яке допомогло пояснити походження асиметрії живої матерії. Науковці досліджували явище гомохіральності — особливість, за якої живі організми використовують переважно лише одну з двох дзеркальних форм певних молекул.

Це відкриття стосується однієї з найдавніших загадок хімії та біології. Багато молекул можуть існувати у двох варіантах, які мають однаковий склад і однакові хімічні зв’язки, але відрізняються просторовим розташуванням атомів. Такі форми є дзеркальними відображеннями одна одної, подібно до правої та лівої руки.

Чому асиметрія молекул важлива для життя

У звичайній хімічній реакції, якщо немає спеціального чинника, здатного надати перевагу одній формі, зазвичай утворюються приблизно однакові кількості обох молекул-«двійників». Проте жива природа демонструє іншу закономірність. У білках клітин майже винятково використовуються амінокислоти лише однієї просторової конфігурації, хоча теоретично можливі два дзеркальні варіанти.

Саме таку властивість називають гомохіральністю. Назва походить від грецьких слів, що означають «те саме» і «рука». Термін підкреслює схожість між молекулярною асиметрією та відмінностями між правою і лівою руками: вони мають однакову будову, але не можуть повністю накластися одна на одну.

Хіральність має велике значення для функціонування клітин. Біологічні молекули взаємодіють одна з одною не лише за хімічним складом, а й за формою у просторі. Якщо молекула має іншу конфігурацію, вона може гірше приєднуватися до ферменту, рецептора або іншої сполуки. У деяких випадках дзеркальні форми тієї самої речовини демонструють цілком різну біологічну активність.

Це особливо важливо під час створення лікарських засобів. Дві хіральні форми препарату можуть по-різному впливати на організм: одна матиме потрібний лікувальний ефект, інша буде менш активною або поводитиметься інакше. Тому сучасна фармацевтична хімія прагне контролювати просторову будову молекул і виробляти саме ту форму, яка потрібна для безпечної та ефективної дії.

Дослідження Анрі Кагана та Кенсо Соая

Перший важливий крок у напрямі розв’язання проблеми зробив Анрі Каган у 1986 році. Учений запропонував спосіб впливати на перебіг хімічних реакцій так, щоб одна з дзеркальних форм утворювалася у значно більшій кількості. Отриманий результат продемонстрував: хімічні процеси можна спрямовувати до переважного формування певної хіральної молекули.

Робота Кагана змінила уявлення про межі контролю над асиметричними реакціями. До цього вчені часто вважали, що отримати значний надлишок одного дзеркального варіанта без участі складних біологічних механізмів надзвичайно важко. Новий підхід показав, що каталізатори та правильно підібрані умови реакції здатні змінювати співвідношення продуктів.

Через кілька років дослідження продовжив Кенсо Соай. У 1995 році він описав хімічну реакцію, яка могла посилювати власну просторову асиметрію. Це означало, що невелика початкова перевага однієї форми здатна впливати на подальший перебіг процесу та поступово збільшуватися.

Остаточного результату науковець досяг у 2003 році. Йому вдалося створити реакцію, під час якої формувався лише один із двох можливих дзеркальних варіантів молекули. Такий результат став особливо важливим, адже раніше здатність послідовно виробляти переважно одну хіральну форму пов’язували насамперед із живими організмами.

Дослідження Кагана та Соая показали, як хімічна система може переходити від майже симетричного стану до переваги однієї молекулярної форми. Це допомагає краще зрозуміти, яким чином на ранніх етапах розвитку життя могли виникнути умови для домінування конкретних типів амінокислот та інших органічних сполук.

Значення відкриття для науки та медицини

Гомохіральність є важливою не лише для теоретичного пояснення походження життя. Вона має практичне значення для органічного синтезу, фармацевтики, біотехнологій і створення нових матеріалів. Коли хіміки можуть контролювати просторову форму молекули, вони отримують змогу точніше прогнозувати її властивості та взаємодію з іншими речовинами.

У виробництві медикаментів це дає можливість зменшувати кількість небажаних домішок і підвищувати ефективність діючих компонентів. Контроль хіральності також спрощує розроблення нових препаратів, адже дослідники можуть цілеспрямовано створювати молекули з потрібною конфігурацією, замість того щоб отримувати суміш двох дзеркальних форм і потім розділяти її.

Відкриття лауреатів може бути корисним і для промислових процесів. Багато хімічних сполук, які застосовують у медицині, сільському господарстві та виробництві спеціалізованих матеріалів, мають хіральні властивості. Ефективний контроль реакцій дає змогу зменшити витрати сировини, скоротити кількість відходів і зробити синтез більш передбачуваним.

Окреме значення роботи Кагана та Соая мають для науки про виникнення життя. Дослідники давно намагаються зрозуміти, чому живі системи обрали саме одну з двох можливих форм молекул. Відповідь на це питання пов’язана з переходом від простої хімії до складних самопідтримуваних систем, у яких молекули починають відтворювати певний порядок і передавати його далі.

На думку Нобелівського комітету, Анрі Каган і Кенсо Соай запропонували переконливе пояснення того, як гомохіральність може виникати спонтанно. Їхні реакції продемонстрували, що асиметрія не обов’язково потребує вже сформованого живого організму. За певних умов вона може з’явитися та посилитися внаслідок самих хімічних процесів.

Нобелівська премія для двох учених підкреслює важливість досліджень на межі хімії, біології та медицини. Вивчення дзеркальних молекул допомагає не лише розкривати фундаментальні принципи існування живої матерії, а й створювати точніші технології для практичних потреб. Відкриття Кагана та Соая стало важливим кроком до розуміння того, як із хімічної симетрії могла постати характерна для життя асиметрія.