Анри Б. Каган и Кенсо Соаи решија еден од најчудните проблеми во хемијата: како од почетна речиси совршена симетрија може да настане свет во кој животот користи речиси исклучиво една од двете можни форми на молекулите.

Слика 1. © Јохан Јарнестад/Кралската шведска академија на науките

Погледнете ги сопствените раце. Левата и десната изгледаат речиси исто, но не можете да ги наместите така што совршено ќе се поклопат. Во хемијата постојат молекули со истата особина. Две форми што коишто се речиси огледални слики една на друга, но не се идентични – имаат исти атоми и исти врски, а не можат совршено да се преклопат една со друга. Oва својство се нарекува хиралност, од грчкиот збор cheir – рака.

На прв поглед, ова може да изгледа како чисто геометриска особеност. Но, за живиот свет таа „лево-десна“ разлика е фундаментална.

Имено, кога хемичарите во лабораторија создаваат хирални молекули без посебна контрола, реакцијата често произведува приближно еднаква мешавина од „левата“ и „десната“ форма. Но живиот свет не игра така. Аминокиселините, на пример, постојат во две огледални форми, но белковините во организмите речиси исклучиво се појавуваат во една од двете можни хирални форми. Оваа појава се нарекува хомохиралност. Па, како природата успеала да избере една форма, наместо да користи рамномерна мешавина од двете?

Слика 2. © Јохан Јарнестад/Кралската шведска академија на науките

Слика 3. © Јохан Јарнестад/Кралската шведска академија на науките

Оваа стара хемиска загатка е во центарот на Нобеловата награда за хемија за 2026 година. Каган и Соаи се наградени за откривањето на нелинеарни ефекти и автокатализа во асиметричната органска синтеза, механизми што покажаа како мала почетна предност на едната хирална форма може да се засили наместо да исчезне.

Клучниот збор е автокатализа. Во обична каталитичка реакција катализаторот го забрзува создавањето на производот. Кај автокатализата, пак, самиот производ може да учествува во забрзувањето на реакцијата што произведува уште од него. Така се создава хемиски повратен спрег – почетната предност не само што останува, туку може драматично да се зголемува.

Слика 4. © Јохан Јарнестад/Кралската шведска академија на науките

Токму тука лежи необичноста на работата на Соаи. Во неговите познати автокаталитички реакции, молекула со одредена „хиралност“ може да го поттикнува создавањето на нови молекули со истата хиралност. На тој начин, мала асиметрија може да прерасне во огромна доминација на една молекуларна форма.

Слика 5. Дијаграмот е преземен од J. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 2353–2357. Кога Каган комбинирал различни пропорции на енантиомери во катализаторот, се појавиле ефектите прикажани на слика 4. Вишокот на еден од енантиомерите во производот на реакцијата бил поголем од вишокот во катализаторот. При графичкото прикажување на резултатите, тој добил нелинеарен ефект.

Каган, пак, уште во 1980-тите покажал дека хемичарите можат намерно да ја контролираат хиралноста во органските реакции, односно да насочат синтеза кон една од двете огледални форми. Тоа не е само елегантен трик за лабораторијата. Во фармацијата разликата меѓу двете форми може да биде драматична: молекулите со иста формула, но различна просторна конфигурација, можат сосема различно да комуницираат со биолошките системи. Едната може да има посакувано терапевтско дејство, додека другата може да биде помалку ефикасна, неактивна или да предизвикува несакани ефекти. Затоа современата фармацевтска хемија настојува што попрецизно да ја произведе токму онаа молекуларна форма што е потребна.

Слика 6. © Јохан Јарнестад/Кралската шведска академија на науките

И токму затоа оваа приказна е поголема од една лекција по стереохемија.

Ако хемијата може сама да засили мала почетна асиметрија и постепено да ја претвори во доминација на една молекуларна форма, тогаш ваквите процеси можат да помогнат во разбирањето на една од најголемите мистерии на потеклото на животот. Зошто животот ја избрал токму оваа „рака“ на молекулите, а не другата?

Одговорот сè уште не е целосен. Но работата на Каган и Соаи покажува дека за појавата на молекуларната „едноракавост“ можеби не било потребно природата однапред да направи избор.

А можеби токму тука лежи најинтересниот дел од приказната. Животот не морал да ја „избере“ својата молекуларна рака со некаква однапред зададена одлука. Можеби доволна била една мала хемиска предност – а потоа природата, преку автокаталитичкиот процес, ја засилила до точка од која веќе нема враќање. Од случајност до правило. Од едвај забележлива асиметрија до хемиски свет во кој едната страна победува.

Овогодишниот избор на Нобеловиот комитет е повеќе од награда за техника во органската синтеза. Тој нè потсетува дека една од најголемите особености на живиот свет – неговата молекуларна асиметрија – можеби има корени во едноставни, но моќни правила на хемијата.