生命起源之谜有新解?2026年诺贝尔化学奖成果深度解读

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今年的化学奖可是真化学! 一句话总结就是,这两人研究的是 不对称催化中的手性放大效应 。 2026年诺贝尔化学奖 2026年诺贝尔化学奖授予亨利·卡根(Henri Kagan)和硤合宪三(Kenso Soai),以表彰他们在不对称有机合成中的非线性效应和自催化方面的发现。 《Science》杂志曾在创刊125周年之际,公布了125个最具挑战性的科学问题,面向化学领域也对手性提出了拷问:“ 为什么生命需要手性?”。 为什么生命需要手性? 有些分子,比如氨基酸,存在于两个彼此镜像的变体中。然而,生物体中只有其中一个镜像。化学家们长期以来一直不明白这种化学不对称是如何产生的。 亨利·卡根(Henri Kagan)和硤合宪三(Kenso Soai)因发现了这一谜题的解决方案,荣获2026年诺贝尔化学奖。 一、先补一课,手性是什么? 手性,说人话就是:一 个东西和它照镜子得到的像,无法通过旋转、平移而重合。 这个词来自希腊语 χείρ,意思是手。在19 世纪末,开尔文勋爵给了它一个至今仍在用的定义:任何一个几何图形或点群,如果它在平面镜中的像无法与自身重合,我就称它为:手性的(chiral)。 比如你去海边捡一枚海螺,它优雅地往右盘旋,即使你翻遍整片沙滩,也未必能找到一枚向左旋转的对称海螺。你抬手,左手和右手互为镜像,但你却没法把左手手套戴到右手上。 自然界中的手性现象,手性贝壳、蜗牛壳、藤蔓以及星云。 而化学的奇妙之处在于:分子也有手。 当你再剥开一个橙子,扑面而来的清新香气,主要归功于一种叫做苧烯的分子。有趣的是,另一个苧烯分子,即使拥有完全相同的原子种类和连接方式,它的气味却像是刺鼻的松节油。 苧烯的两种对映体 苧烯的两种对映体的气味是不同的,S构型存在于云杉的球果中,有一种类似松节油的气味,而其镜像R构型则发出橙子特有的芳香气味。 更经典的是香芹酮,(R)-(−)-香芹酮是留兰香(薄荷口香糖那种清爽),(S)-(+)-香芹酮是葛缕子(孜然、香菜籽的那种辛香),这两个看起来是同一张分子式,两种完全不同的嗅觉体验。 2026年诺比尔化学奖的封面插图:镜外与镜内的两只分子手性相反。 为什么这对化学双胞胎会让你的鼻子做出截然不同的判断?因为你的嗅觉受体蛋白本身就是手性的,它们是手性的酶和受体,当遇到两个对映体时,就像左手只能和左手相握,产生不同的刺激信号,形成不同的感觉。。。 二、惨痛的教训,生命系统是一台手性识别机器 在 20 世纪 60 年代之前,人类其实并没有真正意识到: 生命系统本身就是一台手性识别机器 。 代价是惨痛的。 1957 年上市的镇静药沙利度胺,里面(R)-构型和 (S)-构型各占一半。其中 (R)-构型承担镇静作用,而 (S)-构型是致畸的元凶。 药物沙利度胺中不是纯的右旋对映体,而是左旋(S)和右旋(R)对映体的混合物(外消旋体),其中看似对镇静无活性的左旋对映体是致畸的元凶。 药物沙利度胺中不是纯的右旋对映体。 1957年,沙利度胺上市不久后,就被发现其对胎儿可能具有致畸作用,尽管格兰泰制药公司迅速召回了市场上所有的产品,但是在世界范围内沙利度胺还是被售出300万片以上, 超过1万名婴儿受到影响,因服用沙利度胺造成的流产、早产、死胎更是不计其数 。 沙利度胺事件的受害者,药物的致畸作用发生在怀孕早期。 沙利度胺事件的受害者,药物的致畸作用发生在怀孕早期(通常是孕35至50天),这是胚胎四肢和关键器官形成的敏感期。 当时制药届普遍的认识是:如果一个对映体没有治疗的活性,那么会被通常认为是“惰性的”或者“无活性的”。既然没有活性,就被错误的认识为是“安全的”。生产和销售外消旋体(左旋对映体和右旋对映体的混合物,通常两者各占50%)是行业惯例。 正是因为生命系统本身就具备高度的手性识别能力,以至于具有完全相同的原子组成和连接方式的对映体,其左旋和右旋在生理过程中的表现可能截然不同。 生命系统具备高度的手性识别能力。 生命系统具备高度的手性识别能力,用三点作用模型可以理解,就算原子和连接方式相同的对映体,一个可以与酶结合,另一个则不行。 生命体中,从DNA到氨基酸,再到蛋白质、糖类,都是有手性的。(互为镜像、无法重叠的分子叫手性分子,两个镜像叫对映体;如果一组分子,比如氨基酸,只由其中一种组成,就叫同手性。) 互为镜像、无法重叠的分子叫手性分子,两个镜像叫对映体。 是因为手性的小分子,组成大分子的时候,这种手性会保留下来。以至于形成的关键生命大分子,比如酶,就能保持手性。就能让生命体具备识别手性的能力了。 手性可以“传递”。 手性可以“传递”,由较小的手性片段组成的酶自组装为较大的簇聚物,它们也表现出手性,并且是有手征性的。 如果手性是生命的普遍法则,那么一个根本问题随之而来。 在生命出现之前,这种“偏袒”从何而起?

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每次参加这里的健身课程,我都能感受到自己在力量、耐力和柔韧性上的全面提升,教练的指导非常到位!...

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