Многие молекулы, включая аминокислоты, существуют в двух зеркальных вариантах, похожих на правую и левую руки. Однако живая природа использует только одну из них: в белках клеток всегда содержится строго одна зеркальная форма. Как именно возникла эта избирательность, долгое время оставалось загадкой. Нобелевскую премию по химии 2026 года вручили за решение этой головоломки.
Тайна зеркальных молекул
Химическую асимметрию живой природы называют гомохиральностью, от греческих слов «одинаковый» и «рука». Зеркальные формы молекулы называют энантиомерами. Их химические формулы одинаковы, но в пространстве они не совмещаются, как левая и правая перчатки.
Обычно в лаборатории реакция без специального хирального влияния даёт обе формы поровну. Такую смесь называют рацемической. В природе же всё иначе: белки построены из аминокислот одной формы, а сахара в ДНК и РНК принадлежат к зеркальной «руке» другого типа.
Для медицины это принципиальный вопрос. Рецепторы и ферменты в организме тоже хиральны, поэтому они по-разному «узнают» две формы молекулы. Одна даёт нужный лечебный эффект, а её зеркальная копия может оказаться бесполезной или даже вредной. Хрестоматийный пример — талидомид: в 1950–1960-х его применяли как успокоительное, а он вызывал тяжёлые пороки развития у детей.
Лауреаты нашли способ управлять реакциями так, чтобы на выходе преобладала нужная форма молекул. Первый шаг в 1986 году сделал французский учёный Анри Каган. Он обнаружил нелинейные эффекты в асимметричном синтезе и выяснил, что соотношения энантиомеров может зависеть от чистоты катализатора.
Затем японский исследователь Кенсо Соаи в 1995 году описал уникальную реакцию с автокатализом: образующаяся молекула сама ускоряет синтез своих копий того же зеркального типа. Это объяснило, как из крошечного случайного дисбаланса может вырасти полное преобладание одной формы. Именно так, по одной из гипотез, мог зародиться и выбор «руки» у молекул жизни.
Почему это важно
Открытия Кагана и Соаи дали фармацевтической индустрии мощный инструмент. Химики могут целенаправленно создавать лекарственные молекулы с нужной пространственной структурой. Это делает препараты эффективнее и безопаснее: не нужно отделять «лишнюю» форму и снижается риск побочных эффектов.
