诺奖里的分子“左右手”
2026年10月7日，诺贝尔化学奖揭晓。法国化学家亨利·卡甘（Henri B. Kagan）与日本化学家硖合宪三（Kensō Soai）平分这一奖项，获奖理由是发现不对称有机合成中的非线性效应和自催化。[1]
这两项成果，都与分子的“左右手”有关。
伸出你的两只手，手指种类和排列顺序都一样，但无论怎么转动，左手都不会变成右手。有些分子也是如此：原子组成相同，空间排列却像左右手。这就是手性。
“不对称合成”这个名字有点拗口。简单说，面对可能生成的一对镜像分子，化学家希望让反应更多地生成所需的那一种。两位得主的发现，让我们更清楚地看到，分子的“左右手”偏向能够怎样改变、怎样放大。[1]
亨利·卡甘：比例背后，还有分子的相互作用
卡甘是巴黎萨克雷大学荣休教授，长期在其前身巴黎南大学开展研究。[9]
1986年，他与合作者发现：催化剂的手性偏向程度，与最终产物的手性偏向程度，并不总是成正比。在一些反应中，催化剂只是略偏向一种“手”，产物却可以明显偏向这一边。这类偏离简单比例关系的现象，被称为“非线性效应”，为理解反应怎样发生、如何改善选择性，提供了重要线索。[7]
硖合宪三：生成物也能帮自己继续生成
硖合宪三是东京理科大学名誉教授。1990年，他与团队发现不对称自催化；1995年，又展示了手性偏向的放大。[8,10,11]
在这类特定反应中，生成物本身还能充当催化剂，帮助更多同类分子形成。最初很微弱的“左右手”偏向，能够随着反应进行而扩大。[8]
一个让人看见，反应结果可以超出简单的比例推算；另一个让人看见，微小的偏向能够通过自催化逐步放大。两项发现都让我们看到：分子的手性，不仅关乎形状，也会影响反应怎样进行。[7,8]
沿着“手性”这个概念，我们再往前走一步：分子做出来之后，怎样搭成一件材料？如果让一对镜像分子一起搭，会有什么意外？
下面这项独立的多肽研究，就把答案藏进了一块软胶里。
一块胶的反常表现
想让一块软胶更结实，你会怎么办？
多加点原料，是一个很自然的想法。就像搭一座小桥，多放几根支撑，看起来总会更稳一些。
有个多肽实验却用了另一种办法：原料总量保持不变，把其中一半换成原分子的“镜像版”。做出的胶，抵抗小幅变形的本领明显增强了。[2]
更奇怪的还在后面：同样两种分子，如果先让它们各自搭起一小段结构，再混合，这种增强就不明显了。[3]
这块胶的秘密，藏在分子怎样一起搭建结构里。
从氨基酸，到蛋白质
先弄清“多肽”是什么。氨基酸是一类小分子，可以把它们想成形状和性质各不相同的零件。它们能通过一种叫“肽键”的化学连接，串成肽链；由许多氨基酸这样连成的链，就是多肽。[4]
我们熟悉的蛋白质，则由一条或多条多肽链组成。许多蛋白质需要把链折叠成合适的立体形状，有些还要与其他链组装，才能正常工作。不能只按链的长短，判断它是不是蛋白质。[5]
这些分子就在我们体内工作：消化酶帮助分解食物，细胞骨架蛋白提供支撑，还有一些蛋白质负责在细胞之间传递消息。蛋白质是生命的重要物质基础之一，多肽链则构成了它们的基本骨架。[5,6]
秘密藏在组装的顺序里
回到这块胶。研究者用的是人工设计的多肽MAX1，以及它的完整镜像DMAX1。名字不用记，记成“一对镜像搭档”就够了。它们各由20个氨基酸连接而成，整条分子互为镜像。[2]
在这个实验里，一整条多肽又成了搭建更大结构的零件。在合适条件下，这些多肽分子会自己组装成细长的纤维，纤维再连成网络，撑起一块含水的凝胶。[2] 你可以把它想成一座极小的脚手架：分子是零件，纤维是支撑，许多支撑连起来，水就留在这张网里。
单独用其中任一种多肽，做出的胶刚度相近。把两种各用一半，让它们共同组装，结果却超出了简单平均：在相同总浓度下，凝胶的储能模量约为原来的4倍。[2]
“储能模量”可以先理解为：让材料发生小幅弹性变形，它有多难被改变形状。标题里的更“硬”，说的就是这项表现。
材料没有加多。变化发生在分子怎么搭在一起。
增强现象发表于2011年。2017年的后续研究进一步追问：这些镜像搭档究竟是在同一根纤维里合作，还是各搭各的，只在最后把两套纤维混在一起？[2,3]
两种情况乍看很像。像盖房子：两种零件从一开始就拼成同一根梁，和先各自做出一段梁再放到一起，最后都可能得到一套支架。看一眼原料清单，分不出区别。
研究者便控制温度和组装过程，作了一个对照：先让两种多肽分别形成局部纤维，再混合，继续成胶。这一次，凝胶的刚度没有明显超过只用一种多肽的情况。先把尚未组装的分子混在一起，再启动组装，增强效果才明显。[3]
这个对照给出了线索：最后凑齐同样的原料，并不一定能得到同样的结构。分子在相遇之前已经搭成什么样，会影响接下来发生的事。
更多实验和结构模型把答案推进了一步：两种镜像多肽能够交替进入同一根纤维。这种排法让分子在纤维内部贴合得更紧密。纤维本身更难弯，整块凝胶也就更抗变形。[3]
沿用脚手架的比喻，关键在于支撑本身变得更挺了。你不必往里面塞更多材料，也能改变整套结构的表现。
当然，这个结果属于这一对特定多肽和相应实验条件。把别的分子换成镜像搭档，能否同样增强，还得重新做实验。
把目光从材料移向生命
把目光从这块人工凝胶移回身体，问题就变得更深了一层。生命构建蛋白质，同样要把氨基酸连成肽链。研究它们怎样搭在一起，能帮助我们理解生命中的“结构与功能”究竟有什么关系。
比如，一种负责传递信号的蛋白质，要呈现怎样的形状，才能被另一个分子识别？一条原本正常的链，如果折叠或聚集出了问题，会怎样影响细胞？蛋白质的结构、相互作用与功能，正是理解一些疾病、寻找干预办法的重要研究对象。[6]
这块胶提供了一个容易看清的小例子：原料种类和用量还不足以描述一件材料，分子的立体构型，以及它们怎样相遇和组装，也能改变最终表现。到了细胞里，参与者更多，还伴随着能量消耗、调控与不断更新，需要把这些过程一起研究。
再回到诺奖
说到这里，再回看今年的诺贝尔化学奖，两位科学家的贡献就更容易理解了。
卡甘的贡献，是揭示催化剂与产物的手性偏向之间可以存在非线性关系，让化学家获得判断和改善反应的新线索。硖合宪三的贡献，是让人们在实验中看到，微弱的手性偏向怎样通过不对称自催化逐步放大。[7,8]
这些发现帮助化学家更好地理解和控制分子的手性，为选择性合成所需分子提供思路；不对称自催化也为探索生命分子的手性偏向提供了实验线索。[1,8]
获奖研究讨论的是化学反应，凝胶故事讨论的是分子组装，它们的机制各有不同。但沿着这些研究，我们能看到一条相通的探索路径：从分子怎样相互作用，理解一个更大的系统为什么会呈现某种性质。
诺奖所肯定的基础发现，给了我们解释和控制分子世界的新办法。带着这些办法再看生命，我们就能问得更具体：一串氨基酸怎样获得功能，微小的结构差别怎样影响细胞，众多分子又怎样彼此配合，维持一个活着的系统？
认识这两位化学家
参考资料
- American Chemical Society. ACS president comments on award of 2026 Nobel Prize in Chemistry. 2026-10-07. 原始来源
- Nagy K. J. et al. Enhanced Mechanical Rigidity of Hydrogels Formed from Enantiomeric Peptide Assemblies. Journal of the American Chemical Society 133, 14975–14977 (2011). DOI: 10.1021/ja206742m. 原始来源
- Nagy-Smith K. et al. Molecular, Local, and Network-Level Basis for the Enhanced Stiffness of Hydrogel Networks Formed from Coassembled Racemic Peptides: Predictions from Pauling and Corey. ACS Central Science 3, 586–597 (2017). DOI: 10.1021/acscentsci.7b00115. 原始来源
- IUPAC Gold Book. Peptides. 肽的化学组成与连接方式。 原始来源
- National Human Genome Research Institute (NHGRI). Protein. 蛋白质与多肽链的关系。 原始来源
- National Institute of General Medical Sciences (NIGMS). Science Snippet: The Power of Proteins. 2023-05-03. 原始来源
- Puchot C. et al. Nonlinear effects in asymmetric synthesis. Examples in asymmetric oxidations and aldolization reactions. Journal of the American Chemical Society 108, 2353–2357 (1986). DOI: 10.1021/ja00269a036. 原始来源
- Soai K., Shibata T., Morioka H., Choji K. Asymmetric autocatalysis and amplification of enantiomeric excess of a chiral molecule. Nature 378, 767–768 (1995). DOI: 10.1038/378767a0. 原始来源
- Université Paris-Saclay. The 2026 Nobel Prize in Chemistry awarded to Henri Kagan, Professor Emeritus of Université Paris-Saclay. 2026. 原始来源
- 東京理科大学. 2026年ノーベル化学賞：硤合憲三. 官方获奖专题与人物介绍。 原始来源
- Soai K., Niwa S., Hori H. Asymmetric self-catalytic reaction. Self-production of chiral 1-(3-pyridyl)alkanols as chiral self-catalysts in the enantioselective addition of dialkylzinc reagents to pyridine-3-carbaldehyde. Journal of the Chemical Society, Chemical Communications, 982–983 (1990). DOI: 10.1039/C39900000982. 原始来源
