刚刚，诺贝尔化学奖揭晓，95岁老人破解了生命为何只用「一只手」

2026年诺贝尔化学奖于10月7日揭晓，获奖者是法国巴黎南大学的Henri Kagan和日本东京理科大学的Kenso Soai，表彰他们在不对称有机合成中发现非线性效应和自催化作用。

这两位科学家的发现，回应了一个持续百年的核心问题：生命为何存在“手性偏好”？

他们的研究不仅涉及地球生命起源，也在现实中挽救了大量生命，并彻底改变了现代制药产业。

Kagan今年已95岁高龄。

25年前，与他共同获得沃尔夫奖的两位同行登上了诺贝尔领奖台，而他未能获奖。25年后，他终于获得了诺贝尔奖的认可。

Kenso Soai1950年出生于广岛，2010年至2015年间，他曾在吉林大学担任客座教授。

赛前备受关注的华人化学家刘如谦，此次未能获奖。

有趣的是，两年前的诺贝尔化学奖刚刚颁给了AlphaFold。然而，至今AlphaFold 3仍可能混淆分子的左手和右手。

要理解本届诺贝尔化学奖，需要了解“手性”概念。

左右手看似相同，但无论如何旋转也无法完全重合。化学中，这种现象称为“手性”。许多分子也存在两种互为镜像的变体，即“对映异构体”，分别称为“左手分子”和“右手分子”。

问题在于，生命的“密码锁”具有手性识别能力。

如果同时制造一把“左手钥匙”和一把“右手钥匙”，只有一把能打开锁，另一把强行使用可能损坏锁。

这在制药领域曾是一场噩梦。

20世纪60年代，一款名为“反应停”（沙利度胺）的安眠药在全球流行，尤其用于缓解孕妇晨吐。然而，悲剧发生了：全球出现大量严重先天缺陷（如海豹肢症）的新生儿。

科学家后来发现，沙利度胺是一种“手性药物”。其“右手分子”具有镇静作用，而“左手分子”则导致胎儿畸形。当时的工艺无法分离这两种分子，孕妇服用的药片中两者各占一半。

这场被称为“沙利度胺惨案”的悲剧，凸显了控制分子“手性”的重要性。化学家们决心找到方法，在实验室中专门制造“右手分子”或“左手分子”。

但实现这一目标并不容易。

当化学家在实验室中试图合成手性分子时，他们发现：若无外界手性干预，化学反应总是完全公平的——生成的“左手分子”和“右手分子”各占50%，即“外消旋体”。

然而，自然界并非如此。

地球上所有生命都是纯粹的“单手性”生物。构成蛋白质的氨基酸全部为“左手”（L-型），构成DNA和RNA骨架的糖类分子全部为“右手”（D-型）。

为何没有右手的氨基酸混入生命体？

如果在实验室中随机合成总是得到50/50，那么在数十亿年前的原始海洋中，生命最初的分子如何打破这种平衡，形成今天100%纯净的单手性世界？

这个问题被称为“生物同手性之谜”。

1953年，英国布里斯托大学的理论物理学家Charles Frank爵士在一篇数学论文中提出了挑战。

他提出，生命必然经历一个特殊的化学过程。要从50/50跃迁到100%单手性，需同时满足三个条件：

1. 自催化：产物能催化自身的形成。
2. 不对称反应：反应偏向某一方向。
3. 相互抑制：“左手分子”和“右手分子”相遇时能互相抵消或抑制生长。

Frank的数学模型无懈可击，他冷冷地写道：“在实验室里证明这一点，也许并非不可能。”

这成为对化学家的终极挑战。此后几十年，这一模型成为悬而未决的难题。

直到今年的两位诺奖得主出现。

20世纪80年代，法国巴黎南大学的Henri B. Kagan思考了一个问题。

当时，化学家已发明“不对称催化”技术，使用具有手性的催化剂引导反应生成特定手性的产物。

化学界有一个根深蒂固的“常识”：催化剂的纯度决定产物纯度，两者呈线性关系。

例如，若催化剂含80%“左手”和20%“右手”，产物也应含80%“左手”和20%“右手”。

但Kagan质疑这一假设。他思考：如果催化剂不是单独作用，而是“组团”工作呢？

许多金属催化剂在反应中，中心金属离子会同时吸引两个手性分子。Kagan推演：若在烧杯中混合左手和右手催化剂分子，两两结合会出现三种组合：

• 左-左组合（纯左手小分队）
• 右-右组合（纯右手小分队）
• 左-右组合（混搭小分队）

奇迹隐藏于“混搭小分队”中。

Kagan通过实验和计算发现，“左-左”和“右-右”组合工作效率高，而“左-右”组合则非常懒惰，甚至完全不工作。

这产生了非线性效应（NLE）。

假设催化剂中左手占75%，右手占25%。按概率，“左-右”混搭组合会大量消耗处于少数的“右手”分子。结果，能发挥作用的催化剂中几乎全是“左-左”组合。

因此，使用75%纯度的左手催化剂，却可能得到90%甚至更高纯度的左手产物。

诺奖官方插图以右手为例：右手占75%、左手占25%时，随机配对后，“右-右”占56%，“左-左”仅占6%，剩余38%为“左-右”混搭。混搭组合基本罢工，真正推动反应的催化剂中，右手占九成，左手仅一成。

Kagan的推理是：左右混搭的催化剂几乎不工作，右手版本因此占优。

1986年，Kagan正式发表这一发现。

他报告了三个不对称反应，产物和催化剂的纯度均不成正比。其中一个不对称环氧化反应中，产物纯度甚至超过催化剂本身。诺奖委员会的科学背景材料称，这在当时“不可想象”。

故意将催化剂掺“脏”，产物反而更纯。Kagan早在60年代末就开始思考这种可能性。

他打破了化学界关于纯度传递的线性假设。

更重要的是，他完美证明了物理学家Frank提出的第三个条件——“相互抑制”。异手性分子的结合导致催化剂失活，即微观世界的“互相伤害”。

Kagan的发现为现代制药工业提供了有力工具。如今，药企在合成手性药物时，可通过非线性效应分析，用低成本、低纯度的催化剂获得高纯度药物。

但这还不够。Kagan只证明了“不对称放大”，未实现Frank模型中的核心环节：“自己催化自己”。

接力棒交到了日本科学家手中。

Kenso Soai于1979年获得东京大学博士学位，导师是有机合成学家向山光昭。之后，他在美国北卡罗来纳大学教堂山分校跟随立体化学家Ernest Eliel做博士后，1981年加入东京理科大学，并一直在此工作。

Kenso Soai看到Kagan的论文后想到：既然不对称放大可能，那么能否找到一种分子，既是催化剂又是产物，并在自我复制过程中不断放大其“手性”？

这在当时被认为是“化学家的白日梦”。整个90年代初，Kenso Soai不断试错，尝试了无数分子组合，经历了成千上万次失败。

1990年，他用二异丙基锌和吡啶-3-甲醛，首次实现了不对称自催化反应。但产物纯度仅为35%，低于催化剂的86%。Frank的三个条件只满足了两个。

诺奖官方科普材料中，这一小节的标题是“试错带来结果”。

1995年，他终于取得突破。

他发现，在二烷基锌与嘧啶-5-甲醛的反应中，生成的产物——一种醇类分子——可作为催化剂催化自身形成。

这不仅是自催化，而且是“不对称自催化”。

该成果发表在Nature上。起始仅2%的手性偏差，经自催化放大至87%。Frank的三个条件首次在实验室中全部实现。

但Kenso Soai未止步，又继续研究了8年。

最不可思议的实验发生在2003年。Kenso Soai团队进行了一次化学史上的标志性演示。

在一个反应体系中，他们加入了一种初始催化剂，其左手分子仅比右手分子多0.00005%。这种差异在普通仪器中几乎检测不到，可视为完全平衡的50/50混合物。

然后，奇迹发生了。

第一轮反应后，微弱的偏好被放大，产物左手优势变为57%。他们将产物作为下一轮的催化剂。

第二轮后，优势变为99%。

第三轮后，产物纯度超过99.5%。

仅需三个连续循环，初始仅有百万分之零点五的不平衡，被放大63万倍，最终形成纯粹的单手性世界。

这一反应被学术界命名为“Soai反应”。

诺奖委员会直接称其为“有史以来最惊艳的化学实验之一”。

这是人类历史上首次，也是迄今唯一一次，在没有外界强烈手性干预下，仅依靠化学体系自身机制，实现从近乎非手性到绝对同手性的飞跃。

进一步地，Kenso Soai甚至不需要初始偏差。

起始溶液完全无手性，他进行了37次实验：18次一种镜像胜出，19次另一种胜出，最终纯度从15%到91%不等。

哪只手胜出，完全取决于反应开始瞬间的偶然。随后，自催化将这一偶然放大到底。

2009年，他在Science上将触发信号压至极限：一个分子仅将一个碳12替换为碳13，这一微小差异就足以决定整个产物的手性偏向。

物理学家Frank在1953年提出的预言，半个世纪后被Kenso Soai实现。

Soai反应与“生命为何是偏心的”有何关联？

关系非常密切。

在地球诞生之初的“原始汤”中，并无高科技仪器提纯分子。生命最初的氨基酸和糖不可避免地是“左”和“右”对半开。

然而，只要有宇宙射线、特定晶体表面吸附，或纯粹的“统计学随机涨落”，导致某一局部“左手”氨基酸比“右手”多出0.00001%，在Soai反应揭示的机制下，这0.00001%的差异就足以改变一切。

通过自催化和非线性放大的“内卷”效应，多出的“左手”分子会疯狂自我复制，同时抑制“右手”分子的生成。经过数百、数千个周期，整个原始汤中的“右手”分子将被淘汰，留下100%纯净的“左手”世界。

Kagan和Kenso Soai的发现，不仅帮助现代制药学摆脱“手性幽灵”，更从最底层逻辑揭示了生命起源时“偏心”是如何发生的。

上帝或许并未掷骰子，他只是在地球这个“烧杯”中安排了一场“自催化”的非线性游戏。

本届诺贝尔化学奖与以往也有联系。

两年前的诺贝尔化学奖颁给了蛋白质设计的David Baker，以及AlphaFold背后的Demis Hassabis和John Jumper。

同年，谷歌DeepMind和Isomorphic Labs发布了AlphaFold 3。论文在局限性部分承认：模型输出并不总是遵守手性，即使输入中已提供正确手性的参考结构。

团队在PoseBusters基准上添加了手性惩罚，但手性错误率仍有4.4%。

面对更难的题目，错误率更高。

杜克大学Bruce Donald团队用AlphaFold 3进行了3255次实验，专门预测由右手氨基酸组成的D型肽和蛋白质复合物。输入中明确标注每个手性中心为D型，AlphaFold 3的手性错误率仍高达51%。

论文原话是：平均而言，模型准确度与每个残基随机猜测L或D相当。AlphaFold 3的置信度也无法区分预测的手性是否正确。

化学家也在教AI识别手性。

2019年，伊利诺伊大学Scott Denmark团队在Science上发表了一套机器学习流程：训练时故意移除所有选择性超过80%的反应，深度神经网络仍预测出了选择性最高的反应。

2025年，Scripps研究所的华人化学家余金权与合作者，将一个在100万个分子上预训练的化学语言模型，用220个已发表反应和77个已知手性配体微调，生成了全新的手性配体。

如今，AI几分钟就能给出蛋白质结构，却仍无法区分分子的左右手。

实际上，Kagan本应在2001年获得诺贝尔奖。

2001年诺贝尔化学奖授予不对称催化，获奖者共三人，但名单中并无Kagan。

2013年，Kagan承认当时很失望：“更让我失望的是，就在不久前，被视为诺贝尔奖前奏的沃尔夫奖，刚颁给了Noyori、Sharpless和我。”

后来他出国讲学，海报上的介绍是：“本该在2001年拿到诺贝尔奖的人”。

25年后，95岁的Kagan终于等到了诺贝尔奖。

2026年诺贝尔化学奖的颁发可谓实至名归。

诺贝尔化学委员会主席Heiner Linke评价道：“Henry Kagan和Kenso Soai解决了一个长达一个多世纪的化学之谜：同手性究竟如何自发出现。他们开发的化学反应堪称奇观。”

Henry B. Kagan，这位1930年出生的法国老人，以敏锐洞察力质疑教科书上的定论，做出了重大发现。

Kenso Soai，这位1950年出生的日本学者，凭借十年如一日的坚持和惊人直觉，找到了完美“自我复制并进化”的魔法分子，完成了“除了生命本身之外，无人曾达成过的壮举”。

1200万瑞典克朗奖金将由两位科学巨匠平分。但他们留给全人类的财富远非金钱所能衡量。

今天，每当你服用一片安全有效、无严重副作用的手性药物时，都应想起这两位化学家。

让我们向2026年诺贝尔化学奖得主——Henry B. Kagan与Kenso Soai，致以最崇高的敬意！

参考资料： https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2026/press-release/ https://www.youtube.com/watch?v=a9Bhx9wEt8U