左手右手互為鏡像卻無法重合，生命體內氨基酸、核糖等關鍵分子也存在這樣的鏡像形態，可地球生命卻近乎一致地只選用其中一種構型。生命這套統一的“手性”究竟從何而來？
台北時間10月7日，2026年諾貝爾化學獎揭曉，瑞典皇家科學院將這一獎項授予法國化學家亨利・B・卡根與日本化學家硤合憲三，表彰他們“在不對稱有機合成中發現非線性效應和自催化現象”，為破解這一百年科學謎題提供重要理論依據與實驗模型。記者邀請南京大學化學學院俞壽雲教授進行科普解讀。
01. 生命鏡像謎題：生命分子為何偏愛單一構型
手性，通俗理解類似人的左右手：互為鏡像，卻無法完全重合。化學中將這種鏡像不重合的特性稱之為手性。構成生命的核心物質，氨基酸、糖類等都屬於手性分子。
一個十分特別的生命現像是，地球上生命體保持嚴格的同手性：構成蛋白質的氨基酸幾乎全部為L‑構型，組成核酸的核糖則均為D‑構型。俞壽雲介紹，長久以來，化學家面臨兩大核心追問：原始地球上，生命這套統一的手性從何而來？人類又該如何高效製備單一手性的功能分子？這兩大問題，一直是手性化學領域縈繞多年的重要謎題。
回溯學術史，不對稱催化早已是諾貝爾化學獎的“常客”。2001年，諾貝爾化學獎頒給不對稱氫化、氧化方向的研究者，奠定現代手性合成的發展基石。
人體本身就是一套精密的手性識別系統，一對鏡像手性分子進入人體，往往會產生截然不同的生理效果。上世紀的反應停事件給全球醫藥行業敲響警鐘：該藥物當初是以兩種構型混合的消旋體上市，兩種鏡像異構體分別體現鎮靜止吐、致畸的不同作用。
值得注意的是，該藥物兩種構型在人體內還會發生相互轉化，即便分離出單一構型，也無法完全規避安全風險。這一慘痛教訓推動全球醫藥界形成共識，藥物研發必須高度重視手性分子差異，儘可能對不同手性異構體開展單獨評價、製備單一手性活性分子。這也正是產業的現實需求，不斷倒逼不對稱合成技術迭代升級。
02. 同手性可以如何產生？卡根終獲諾貝爾獎肯定
在不少同行學者看來，卡根作為現代不對稱催化的奠基人之一，2001年就該站上諾貝爾化學獎領獎台。當年法國科研部長還曾致信諾貝爾基金會表達遺憾與不解。時隔25年，96歲的他，憑藉在非線性效應領域的重大發現終獲諾獎肯定。
瑞典皇家科學院指出，2026年諾貝爾化學獎表彰的發現，讓化學家可以驅動化學反應走向形成同手性。諾貝爾化學獎委員會主席海納・林克評價：“同手性如何自發產生，是一個已有百餘年歷史的化學謎題。亨利・卡根和硤合憲三為它提供瞭解答。他們開發的化學反應令人驚嘆。”
卡甘長期任教於巴黎南大學，早年間開發出DIOP等具有C₂對稱性的手性配體，為金屬催化建構手性分子打下重要基礎。真正讓他今年摘得諾獎的，則是1986年提出的不對稱催化非線性效應，刷新了人類對於催化反應運行規律的傳統認知。
困擾化學家百年的，正是同手性的自發起源問題。自然界生命天然實現同手性，但在普通實驗室化學反應中，往往生成等量的兩種鏡像分子。原始地球環境，幾乎不可能一開始就存在高純度手性物質，只可能通過礦物、偏振光等外界條件產生極其微小的手性偏向。按照傳統線性催化的認知，這點微弱差異很難進一步擴張。
俞壽雲介紹，在傳統認知下，不對稱催化反應遵循線性效應規律：催化劑的手性純度，決定最終產物的手性純度，二者呈正向對應關係。過去化學家普遍認為，如果催化劑本身手性純度很低，就很難得到高光學活性的產物。而卡根的非線性效應理論打破了固有認知，證明體系內微弱的初始手性訊號，可通過特殊反應機制持續放大、富集，最終形成單一手性構型，從理論上破解了生命同手性的起源難題。
日本科學家硤合憲三的核心貢獻，是通過手性自催化反應，從實驗層面驗證了卡根的理論，證實手性自放大過程可自發發生，為生命手性起源提供了直觀的化學實驗支撐，完善了整套理論與實驗體系。
03. 基礎突破賦能未來化工醫藥
非線性效應，屬於化學機理層面的重大突破，目前暫未形成可大規模工業化應用的通用合成技術，但它拓展了化學家理解不對稱反應的邊界，也為後續手性自催化研究奠定了理論基礎。
手性自催化的核心特徵，是反應生成的產物可同步充當自身反應的催化劑。整個體系僅需一個極其微弱的手性起始訊號，首輪反應便可產出手性純度提升的產物；生成的產物繼續作為催化劑參與下一輪反應，經過多輪循環迭代，原本微弱的手性偏差被持續放大，最終形成近乎單一構型的主導分子。
這項成果最重大的價值，是為生命同手性起源提供一套可行的化學模型。在原始地球環境下，圓偏振光、手性礦物等條件，都可能造成兩種鏡像分子極其微小的數量差異，而非線性效應結合自催化機制，就可以把這份微小差異不斷放大，最終形成生命世界統一的手性特徵。
不過，這套經典體系也存在侷限。俞壽雲表示，自催化體繫條件十分苛刻，要求產物與催化劑是同一種物質，絕大多數有機化學反應很難滿足該條件，目前可供參考的成熟案例屈指可數，屬於“可遇而不可求”的反應類型。
放眼國內，中國有大量科研團隊深耕不對稱催化、手性合成大方向，但專門針對非線性效應、復刻Soai自催化體系的研究並不多。日常科研中，科研人員大多默認體系服從線性效應，只有遇到現有理論無法解釋的實驗現象時，才會專門驗證是否存在非線性效應。
在俞壽雲看來，今年諾獎表彰的兩項成果，核心價值集中在解答化學基礎本源問題，重在解釋生命手性的起源邏輯，並不屬於可廣泛落地的通用合成技術。與之相對，面向創新藥物、精細化工領域的不對稱催化合成，依託極強的產業實用價值，仍將是未來很長一段時間該領域的主流研究方向。
諾貝爾獎既會獎勵走向產業落地的實用技術，也會肯定追問本源的“從0到1”基礎發現。面對“生命為何擁有統一手性”這一百年謎題，兩位科學家推開了一扇新的觀察窗口——而窗口之外，更多未知的手性放大機制、更多可工程化的不對稱合成路徑，仍在等待化學家繼續追問。
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左氧氟沙星為什麼比氧氟沙星貴好幾倍？諾貝爾獎成果能否讓手性藥物降價？
氧氟沙星和左氧氟沙星，兩種療效差不多的常用消炎藥，名字只差一個“左”字，價格卻差出好幾倍。為什麼多一個“左”字就這麼貴？這便要說到製藥中的“手性藥物”。中國藥科大學藥學院副院長、博士生導師江程教授告訴記者，2026年諾獎得主卡甘和硤合憲三的研究，未來的落地方向之一正是手性藥物，他們的最新技術，能讓這類藥物的生產成本大幅下降。
人有左手和右手，兩隻手合在一起就像“鏡”和“像”的關係，但你沒法把左手手套套到右手上。藥物分子也有這種“手性”。蛋白質在形成時會摺疊成一個個“小口袋”，用來“兜住”不同的分子。看上去是同樣的口袋，但有的分子能完全裝進去，有的卻怎麼都塞不進去。如果“兜不住”的那個鏡像分子跑去和別的蛋白結合了，就可能“壞了大事”，有時候是副作用，有時候甚至是毒性。比如，我們吃藥會頭暈，有的時候就是“手性分子”在搗蛋。上世紀60年代，一種叫“沙利度胺”的鎮靜藥物被用於減輕孕婦的妊娠反應，結果導致上萬例畸形嬰兒出生。後來科學家才發現，沙利度胺分子中有一對鏡像結構：R體有鎮靜作用，而S體是一種強力致畸劑。
日常消炎藥裡，氧氟沙星和左氧氟沙星就是一對“手性兄弟”。左氧氟沙星是氧氟沙星的左旋體，多了一個“左”字，就意味著在合成過程中專門選擇了“左邊的那隻手套”。兩者的化學分子式完全相同，但左氧氟沙星的抗菌活性是氧氟沙星的2倍，水溶性是氧氟沙星的8倍，更適合製成注射劑。臨床資料顯示，左氧氟沙星的不良反應發生率也明顯低於氧氟沙星。但左氧氟沙星的價格，卻遠高於氧氟沙星，多了一個“左”字，價格甚至翻了好幾倍。
為什麼左氧氟沙星這麼貴？江程教授解釋，單一手性的藥物價格高昂主要源於合成過程中手性砌塊的生產成本高、工藝複雜。要“挑出左邊那隻手套”，成本很高。最早的辦法是“先造再拆”：把左右手分子都造出來，然後用結晶等方法把需要的那一半挑出來，另一半直接“扔掉”，這意味著原料的一半白白浪費了。後來有了催化方法，可以讓反應“偏向”只生成想要的那隻手。但傳統的手性催化劑本身就很昂貴，有的還依賴稀有金屬，對氧氣和水敏感，工業生產中很難大規模使用。更關鍵的是，催化劑本身需要被製造、被回收、被處理，每用一次，成本就疊加一次。
今年獲獎的兩位科學家法國教授卡甘和日本教授硤合憲三，解決的是一個更根本的問題。卡甘早在1986年就發現，催化劑的光學活性與產物的光學活性可以不成正比，微小的手性偏好可以在反應中被“放大”。而硤合憲三在2003年做到了前人從未做到的事：他設計了一個反應，讓產物自己催化自己，只生成一種手性分子，另一種幾乎不產生。江程表示，這就像“鏈式反應”，只要產生一點點想要的那種手性分子，它就會催化出更多跟自己一樣的分子，產物越來越多，最終基本上全是想要的那一種。產物本身就是催化劑，不需要額外加昂貴的手性催化劑進去，這相當於從源頭上實現了自我提純。
“目前兩位諾獎得主的成果還沒有在原料藥的工業化工生產中使用。但它打開了一條新的降本路徑：讓產物自己催化產生更多的自己，從源頭上只生成想要的那一種手性分子，同時減少對外部昂貴手性催化劑的依賴。”江程說。成本降下來，藥價就有了下降的空間。江程教授判斷，這種工藝如果能應用到藥物生產中，能使得藥物生產成本大大下降。未來，手性藥物的價格甚至有望和非手性藥物價格相當。 (新華日報)