دست راست و چپ‌تان را روبه‌روی هم بگیرید: شبیه‌اند، اما با چرخاندن هم دقیقاً روی هم نمی‌نشینند. در دنیای مولکول‌ها هم چنین تفاوتی وجود دارد؛ تفاوتی که برای بدن، و برای شیمی‌دانی که دارو می‌سازد، اصلاً کوچک نیست. نوبل شیمی امسال به دو پژوهشگری رسید که راه انتخاب یکی از این دو شکل آینه‌ای را روشن‌تر کردند.
آکادمی سلطنتی علوم سوئد روز چهارشنبه ۱۵ مهر ۱۴۰۵، برابر با ۷ اکتبر ۲۰۲۶، آنری بی. کاگان (Henri B. Kagan) از فرانسه و کنسو سوآی (Kenso Soai) از ژاپن را برندگان نوبل شیمی اعلام کرد. موضوع جایزه، کشف اثرهای غیرخطی و خودکاتالیزی در سنتز آلی نامتقارن است؛ به زبان ساده‌تر، شناخت راه‌هایی که یک واکنش شیمیایی را به تولید بیشترِ یکی از دو شکل آینه‌ای سوق می‌دهند.
چرا دو مولکول شبیه، اثر یکسانی ندارند؟
راهنمای علمی سازمان غذا و داروی آمریکا درباره داروهای استریوایزومری، این تفاوت را از چیدمان اتم‌ها توضیح می‌دهد. دو مولکول آینه‌ای می‌توانند اتم‌ها و پیوندهای یکسانی داشته باشند، اما چیدمان سه‌بعدی‌شان با هم فرق کند. به این ویژگی «کایرالیته» یا دست‌سانی و به هر یک از دو شکل آینه‌ای «انانتیومر» می‌گویند.
بدن هم محیطی سه‌بعدی است. پروتئین‌ها و گیرنده‌های آن ممکن است با یکی از این شکل‌ها به‌خوبی برهم‌کنش کنند و با دیگری متفاوت رفتار کنند. بنابراین در بعضی داروها، انتخاب شکل مناسب مولکول بر اثر درمانی و عوارض اهمیت دارد. این به معنی خطرناک‌بودن همیشگی شکل دیگر نیست؛ رفتار هر ماده باید جداگانه بررسی شود.
مسئله برای شیمی‌دان این است: چگونه به‌جای ساختن مخلوطی از دو شکل و جداسازی دشوار آنها، خودِ واکنش را طوری هدایت کنیم که شکل مطلوب بیشتر ساخته شود؟ پژوهش‌های برندگان امسال به همین پرسش ابزار و پاسخ داده‌اند.
کاگان چه فرضی را کنار زد؟
در واکنش‌های نامتقارن، کاتالیزگر به پیش‌رفتن واکنش و ترجیح یکی از شکل‌ها کمک می‌کند. زمانی تصور رایج این بود که نسبت شکل‌های آینه‌ای در بخش کایرالِ کاتالیزگر، به‌صورت ساده و متناسب به محصول منتقل می‌شود. اگر خلوص کاتالیزگر پایین‌تر باشد، انتظار می‌رفت خلوص محصول هم به همان نسبت کاهش پیدا کند.
کاگان و همکارانش در مقاله سال ۱۹۸۶ در نشریه انجمن شیمی آمریکا نشان دادند ماجرا همیشه چنین نیست. ترکیب‌های مختلف کاتالیزگر می‌توانند سرعت و رفتار متفاوتی داشته باشند؛ در نتیجه، برتری یکی از شکل‌های آینه‌ای در محصول ممکن است از برتری آن در کاتالیزگر بیشتر شود. این همان «اثر غیرخطی» است: خروجی الزاماً نسخه متناسب و ساده‌ای از ورودی نیست.
اهمیت کشف فقط در یک نتیجه آزمایشگاهی نبود. شیمی‌دان‌ها دلیل تازه‌ای داشتند که ساختمان و رفتار کاتالیزگر را دقیق‌تر بررسی کنند و به‌جای پذیرفتن یک محدودیت ظاهری، دنبال راه تقویت انتخاب‌پذیری واکنش بروند.
سوآی چگونه یک برتری کوچک را بزرگ کرد؟
گام بعدی، واکنشی بود که محصولش به ساختن بیشترِ خودش کمک کند. این فرایند «خودکاتالیزی» نام دارد. سوآی و همکارانش در مقاله سال ۱۹۹۵ مجله نیچر نشان دادند که می‌توان این سازوکار را با تقویت یک شکل آینه‌ای همراه کرد. مرور پژوهشی خود او و همکارانش در نشریه سیمِتری در سال ۲۰۱۹، چگونگی تقویت یک عدم‌تعادل بسیار کوچک تا خلوص بالا را توضیح می‌دهد.
- در آغاز، اختلافی بسیار کوچک میان مقدار دو شکل آینه‌ای پدید می‌آید.
- شکل اندکی بیشتر، به تشکیل مقدار بیشتری از همان شکل کمک می‌کند.
- این برتری تقویت می‌شود تا محصول نهایی به‌شدت به یک سمت متمایل شود.
در این پژوهش‌ها، محصول نهایی می‌تواند به خلوص بسیار بالا برسد. نکته جالب اینجاست که در شرایط توصیف‌شده، سمتِ غالب می‌تواند در تکرار آزمایش عوض شود؛ آن اختلاف کوچک آغازین تعیین می‌کند کدام شکل دست بالا را پیدا کند.
دو برنده نوبل شیمی ۲۰۲۶ چه کسانی هستند؟
کاگان، متولد ۱۹۳۰ در بولونی‌بیانکور فرانسه، استاد بازنشسته دانشگاه پاریس‌سود است. آکادمی علوم فرانسه در اعلام امروز خود یادآوری کرد که او از سال ۱۹۹۱ عضو این آکادمی بوده است. سوآی در سال ۱۹۵۰ در هیروشیما به دنیا آمده و استاد بازنشسته دانشگاه علوم توکیو است؛ همین دانشگاه نیز امروز دریافت نوبل او را در اطلاعیه‌ای به زبان ژاپنی تأیید کرد.
بر اساس اطلاعیه رسمی نوبل، مبلغ جایزه امسال ۱۲ میلیون کرون سوئد است که به‌طور مساوی میان این دو پژوهشگر تقسیم می‌شود. خبرگزاری آسوشیتدپرس نیز در گزارش امروز خود دریافت جایزه را پوشش داده است؛ اما مبنای مبلغ و عنوان علمی جایزه در این گزارش، اعلام خود آکادمی سوئد است.
این کشف چه ارتباطی با زندگی روزمره دارد؟
به گفته کمیته نوبل، این پژوهش‌ها در طراحی واکنش‌های مورد استفاده برای ساخت داروها اهمیت تعیین‌کننده داشته‌اند. شرح علمی جایزه، دامنه اثر را فراتر از دارو می‌داند:
- ساخت مولکول‌های دارویی با کنترل بهترِ شکل سه‌بعدی مطلوب؛
- طراحی روش‌های تولید عطرها و طعم‌دهنده‌ها؛
- شناخت و ساخت مواد تازه با استفاده از واکنش‌های انتخاب‌پذیر.
این جایزه، اعلام ورود یک داروی تازه به بازار یا درمان قطعی یک بیماری نیست. اهمیتش در ابزارهایی است که به پژوهشگران امکان می‌دهند مولکول‌ها را دقیق‌تر بسازند. همین تفاوت میان یک ابزار پایه و یک محصول آماده، کمک می‌کند خبر نوبل را بدون اغراق بخوانیم.
پژوهش سوآی همچنین نشان می‌دهد چگونه نامتقارنی می‌تواند در یک سامانه شیمیایی تقویت شود. این نتیجه برای اندیشیدن به دست‌سانیِ شیمی حیات مهم است، اما نباید آن را به معنی اثبات همه مراحل پیدایش حیات دانست.
از معماری مولکولی تا انتخاب شکل آینه‌ای
سال گذشته، موضوع نوبل شیمی ۲۰۲۵ و چارچوب‌های فلزی‌ـ‌آلی ساخت ساختارهای مولکولیِ متخلخل بود. امسال نگاه جایزه به پرسشی دیگر برگشته است: وقتی دو شکل بسیار شبیه پیش روی شیمی قرار دارند، چگونه می‌توان یکی را با دقت بیشتر ساخت؟
برای دنبال‌کردن ادامه هفته جوایز، برنامه اعلام نوبل ۲۰۲۶ به وقت تهران نیز در دسترس است. این گزارش آسیانیوز ایران بر پایه اعلام رسمی امروز و توضیح علمی آکادمی سلطنتی علوم سوئد تنظیم شده است. به نظر شما کدام بخش جذاب‌تر است: کاربرد در ساخت دارو یا پرسشِ دست‌سانی حیات؟