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日经

“硖合反应”为生命之谜提供线索

东京理科大学名誉教授硖合宪三在获得诺奖后的记者会上(10月7日,东京)

已确定获得2026年诺贝尔化学奖的日本东京理科大学名誉教授硖合宪三发现极为奇妙的化学反应“硖合反应”,震惊了科学界。这是除了生命本身之外,从未有任何其他事物实现过的反应。

构成我们身体的氨基酸具有奇妙的特性。自然界中,即使是相同化学式,也存在像镜像一样的“右旋型”和“左旋型”,而生物体所利用的几乎全是左旋型。左旋型的氨基酸相互连接,形成蛋白质。这种无法像左右手那样完全重合的分子被称为“光学异构体”。

为什么生命只选择左旋型?硖合被这个谜题深深吸引。

硖合宪三在东京大学,隶属于有机合成化学大师向山光昭教授的实验室时期,一直致力于研究能优先生成右旋或左旋型中某一种的“不对称反应”。然而,答案始终难以找到。为了实现仅生成其中一种的反应,日复一日地重复进行实验。

10月7日,硖合宪三在东京理科大学举行的记者会上回顾道,“这项研究让我感觉像在黑暗中打开头上的灯摸索着前行”。

成为转折点的是关注到了生成物本身作为催化剂促进后续反应的“自催化反应”。或许是某些因素导致的微小偏差被不断放大了。想到若左旋分子更容易生成左旋分子,那么即使最初差异很小,这种差别也应当会逐渐扩大。

经过反复尝试,最终找到了一种名为“嘧啶基烷醇”的分子。结果令人震惊。最初右旋旋和左旋型的比例几乎各占一半的分子,在反应中稍微多加入其中一种时,每次反应都会使数量较多的一种滚雪球式增长,最终是最初添加较多的那一种占据多数。

1995年,该成果发表在国《自然》杂志。这是世界上首次通过实验表明,极微小的偏差能够自我增强,最终形成压倒性的差异。这一反应被称为“硖合反应”,已成为探索“生命同手性”起源的代表性实验模型。

在普通的化学反应中,即使反复进行反应,偏差的比例也几乎不会改变。然而,在硖合反应中,最初微小的差异会不断被放大。

例如,假设比赛开始时有100名观众,其中51人支持一方,49人支持另一方。如果具有多数派吸引更多同伴的机制,那么微小的差距会逐渐扩大,最终导致整个群体完全倾向某一方。这项研究表明,这种现象在分子世界中也可能发生。

不仅是氨基酸,构成生命的各种物质如DNA和糖类等,大多只存在一种异构体。19世纪的法国细菌学家巴斯德早已发现有机物晶体具有两种不同的形态。虽然硖合反应无法直接解开生命的奥秘,但它为揭示生命起源之谜提供了重要线索。

在记者会上,硖合宪三表示“虽然自己说可能有些唐突,但即便获奖,想必也不会有人提出异议”,调称“能应用于实际当然最好,但基础现象本身也具有价值”。

硖合宪三等人的发现也极大地激励了从事药品制造等有机化学领域的研究人员。在医药领域,光学异构体的差异有时会直接影响药物的效果和副作用等性质。硖合反应已被应用于抗艾滋病病毒(HIV)药物“依非韦伦”制造所需中间体的合成。

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