2026 年諾貝爾化學獎：Kagan 與 Soai 解開同手性之謎
一道超過一百年的謎題
10 月 7 日，瑞典皇家科學院宣佈，把 2026 年諾貝爾化學獎授予 Henri B. Kagan（巴黎南大學）與 Kenso Soai（東京理科大學），表彰他們「發現了不對稱有機合成中的非線性效應與自催化」。獎金 1200 萬瑞典克朗，由兩位獲獎者平分。
要理解這個發現，先要理解化學裡的「手」。許多分子像人的左右手一樣存在兩種互為映象的形態，化學家把這類分子稱為手性分子，互為映象的兩者叫對映體。生命卻只用其中一隻：細胞裡蛋白質的胺基酸幾乎全是「左手」的，DNA 雙螺旋里的糖則是「右手」的。這種「只用一隻手」的性質被稱為同手性，取的是希臘語裡「相同」與「手」兩個詞。
這不是純粹的好奇心。藥物的活性分子同樣常常有兩種映象，其中一種有療效，另一種可能帶來多餘甚至有害的副作用。上世紀 60 年代初的沙利度胺（反應停）事件讓整個行業記住了這一點：按諾貝爾獎官方材料的敘述，研究者事後分析認為，正是藥物的映象形態造成了傷害。官方材料還用了一個鎖匠的比喻說明困境——你按訂單配鑰匙，手裡卻總會得到兩把互為映象的鑰匙，只有一把能開鎖，而客人很可能拿錯那把，把鎖弄壞。
從巴斯德到 Frank：謎題是怎麼被拆開的
這條思想鏈的第一環出現在 19 世紀中期。路易·巴斯德研究酒石酸——一種與釀酒有關的重要物質：同事說它有時把偏振光向右偏，有時完全不偏，於是他培養出晶體放到顯微鏡下，發現晶體有兩種互為映象的形狀；他用鑷子把它們分開、分別溶解，一束偏振光穿過其中一份會向右偏，穿過另一份則向左偏，把兩份合起來，光不再被偏轉。有些物質存在兩種映象形態——後來被稱為「手性」的概念由此成立，兩種互為映象的分子則被稱為對映體。
1857 年，巴斯德又做了第二步觀察：他用細菌去發酵酒石酸的兩種對映體，細菌欣然消耗葡萄裡那種原本能讓光右偏的分子，對它的映象卻毫無興趣、原樣留下。生命化學自帶手性，這個想法第一次露頭。後來的研究確認，天然存在的胺基酸總是左手的。
難題隨之變成：如果化學家在試管裡做生成手性分子的反應，得到的永遠是兩種對映體各佔一半，那麼生命起源時那隻「手」是怎麼被選出來的？20 世紀初，德國化學家 Willy Marckwald 做出了第一個成功的不對稱反應——關鍵在於他使用了手性催化劑，讓其中一種映象多一些、另一種少一些；差距很小，但它的存在本身就是突破。1953 年，布里斯托大學的理論物理學家 Charles Frank 給出了純理論的模型：要讓反應自發走向同手性，需要同時滿足三個條件——催化劑是手性的，反應是不對稱的，並且反應能生成催化劑自身（即自催化，會帶來自我強化，讓某一種對映體的數量指數增長）。Frank 的模型在化學界廣泛流傳，成了一道留給課堂的化學謎題。
Kagan：1986 年，那條不是直線的曲線
把 Frank 的第二條條件打上勾的是 Kagan。1980 年代初，化學家們正在改進不對稱反應，目標是拿到儘可能純的對映體。當時常用的催化劑由兩部分組成：一個充當反應「馬達」的金屬原子，和一個保證反應不對稱的手性分子。為了得到純產物，研究者通常讓催化劑裡的手性分子也儘可能純，並且普遍假定催化劑與產物之間存線上性關係——催化劑裡某種映象多餘多少，產物裡就多餘多少。
Kagan 懷疑這個假設。他注意到金屬原子在同一時間往往會與多個分子結合，於是推斷：催化劑裡的金屬至少會拉住兩個手性分子；如果左右兩種對映體同時存在，就會出現三種形態的催化劑——右右、左右、左左。右右與左左會生成互為映象的產物，那麼「左右」這一種會怎麼反應？答案是以遠低於另外兩種的速度驅動反應。
結果是：當他用不同比例的對映體去驅動反應，產物中的過量程度並不與催化劑中的過量成比例，把資料畫出來得到的不是直線而是一條曲線——化學家今天稱之為非線性效應。諾貝爾獎為 2026 年化學獎製作的官方插圖給出了一個示意：投料按左旋 25%、右旋 75% 組合後，三種催化劑的比例大致是左左 6%、左右 38%、右右 56%；由於「左右」幾乎不工作，真正驅動反應的實際上是右右 90%、左左 10%。這一現象反過來成了工具：只要反應是非線性的，就能把某一種映象的生成放大。1986 年，Kagan 一口氣描述了三類顯示非線性效應的不對稱反應，這是一個歷史性的突破，許多化學家隨後投入這個新現象的研究，其中就包括日本的 Kenso Soai。
Soai：讓分子自己給自己複製
Soai 研究的是一個非線性效應很強的反應。仔細比較反應中催化劑和產物的結構，他發現兩者有顯著的相似之處，於是產生一個念頭：能不能設計一個反應，讓催化劑在過程中把自己造出來？1990 年代初，自催化反應已有若干已知例子，但沒有一個是手性的。他用大量分子反覆嘗試，終於找到了能自我複製的手性物質——5-嘧啶基烷醇。1995 年的論文裡，他從某一種對映體過量 2% 出發，結束時過量達到 87%：反應是自我強化的，符合 Frank 的全部條件，但還沒有達到生命那種對映體純度。
此後他又找了八年。2003 年，他終於給出了一個從非手性分子出發、最終只生成單一映象的反應：反應開始時兩種映象都會產生，但機會決定其中一種略多一些，這點微小的過量足以讓它在整個反應中接管，最終可以構成產物的 99.99%；換一次實驗，可能是另一種映象勝出，取決於反應開頭那點隨機的漲落。這是自生命起源以來，第一次有人從非手性的分子組合中造出手性，Soai 反應也被視為最優雅的化學實驗之一。
兩位獲獎者的工作首先是工具的勝利。非線性效應如今是化學家設計新反應時的重要判斷依據：反應是不是非線性，本身就透露了它如何發生，這些資訊可以用來最佳化反應、把產物的對映體純度推到儘可能高——對每一家生產「需要與生物體相互作用」的物質的企業來說這都是關鍵，包括藥物、香精、香料和農藥，某些新材料的製備也同等受益。
更深一層，它回答了一個化學史上最著名的問題：同手性可以怎樣產生。Kagan 與 Soai 分別補上了 Frank 模型裡剩下的兩個條件，思路因此從理論變成了可執行的實驗。今天世界各地都有人試圖復現 Soai 的成就，只不過目標換成了製造同手性的胺基酸和糖——那更接近生命的化學。
需要保留的邊界也很清楚。Soai 反應是人工體系，與生命的化學並不相同；它說明的是選擇單一手性可以自發產生，而不是生命就是這樣起源的。同樣，對製藥業來說，這一發現的核心價值在於理解與設計反應，而不是某個可以直接投產的配方。
兩位獲獎者的履歷也值得一提：Henri B. Kagan 1930 年生於法國布洛涅-比揚古，1960 年在法蘭西公學院獲得博士學位，是當時巴黎南大學的榮休教授；Kenso Soai 1950 年生於廣島，1979 年在東京大學獲得博士學位，是東京理科大學榮休教授。