为什么你体内的氨基酸全是左手？今年诺贝尔化学奖，讲了个近180年的故事

为什么你体内的氨基酸全是左手？今年诺贝尔化学奖，讲了个近180年的故事

你身体里的每一个氨基酸，都是"左撇子"。

说的是字面意思，没有修辞。组成你蛋白质的20种氨基酸，每一种都长着"左手"的模样；而它们本该存在的"右手"镜像版本，在你体内几乎找不到。

糖刚好反过来——DNA里的糖，清一色是"右手"。

这件事，化学家想了近180年，没想通。

今年的诺贝尔化学奖，给了两个把它想通的人。

一只左手的谜

10月7日，瑞典皇家科学院宣布，2026年诺贝尔化学奖授予法国巴黎南大学荣誉教授亨利·卡根（Henri B. Kagan）和日本东京理科大学荣誉教授硖合宪三（Kenso Soai），理由是"在不对称有机合成中发现非线性效应与自催化作用"。

两人平分1200万瑞典克朗，约合人民币802万元。

卡根生于1930年，硖合生于1950年。一个95岁，一个76岁。他们解决的，是化学里最古老的谜题之一：生命为什么是"单手"的？

"亨利·卡根和硖合宪三为一个困扰化学界一个多世纪的谜题提供了解答：同手性如何能自发产生。他们开发的化学反应令人惊叹。"
——海纳·林克，诺贝尔化学奖委员会主席

先把一个词讲清楚——手性。

你的左手和右手互为镜像，却永远无法重合。把左手按在右手手背上，怎么都贴不齐。分子也一样。很多分子存在两种镜像版本，化学家叫它们"对映异构体"。

就像一把钥匙和它的镜像，只有其中一把能插进锁眼。

图：手性分子互为镜像，却无法重合。© Johan Jarnestad/瑞典皇家科学院

1848年，巴斯德在显微镜下用镊子把酒石酸的两种晶体一颗一颗分开，发现了这件事。这是人类第一次知道，分子可以是"手性"的。

1857年，他又发现一件更奇怪的事：细菌只吃酒石酸的其中一种镜像，对另一种理都不理。

生命的化学，好像天然只认一只手。

但实验室里的化学反应，从来不认。

你让两种镜像分子在试管里生成，结果永远是50对50。没有偏好，没有例外。

这就成了一个悖论：既然化学反应永远产生等量的左右手，那生命里这清一色的左手氨基酸，到底从哪来的？

— 02 —

一道等了大半个世纪的作业

这个问题不只是学术好奇。

1960年代的反应停事件，一万多名婴儿因为一种镇静剂致畸。后来查明，起镇静作用的是其中一种镜像，致畸的恰恰是另一种——而药厂合成出来的，是两种各半的混合物。

从那以后，制药工业必须把两种镜像分开，只给患者有用的那一只手。问题是，怎么才能让反应只产生一只手？

1953年，英国布里斯托大学的理论物理学家查尔斯·弗兰克，在一篇论文里给出了一个数学上的答案。他说，要让化学反应自发产生清一色的一只手，必须同时满足三个条件：

第一，有一个手性催化剂，推动不对称反应；

第二，一种镜像的生成被加速，另一种被压制；

第三，反应的产物本身就是催化剂——也就是"自催化"，产物越多，催化自己生成得越快，呈指数级放大。

三个条件凑齐，一只手就能在起跑时微弱的优势后，一路把另一只手彻底碾压。

这成了化学圈一个著名的"作业题"：谁能在试管里把这三个条件全实现？
第一个条件，1900年代初德国人马尔克瓦尔德就摸到了边，差别很小，也算数。
剩下两个，等了大半个世纪。

— 03 —

卡根：把直线掰弯的人

1986年，亨利·卡根在巴黎南郊的奥赛实验室，勾掉了第二个条件。

卡根1930年12月15日生于巴黎近郊的布洛涅-比扬古，父亲是工程师亚历山大·卡根。他先在巴黎高等化学学院拿了工程师文凭，1960年在法兰西学院拿到博士学位，导师是让·雅克，研究方向是"倒置甾体"。之后跟着阿兰·奥罗做研究，再后来到巴黎南大学（现巴黎萨克雷大学）任教，一辈子做不对称催化和镧系金属有机化学。

80年代初，整个领域都在干同一件事：把催化剂里的手性分子做得尽可能纯，指望产物里有用的那只手也尽可能纯。所有人默认一个前提——催化剂的纯度和产物的纯度，是线性关系。催化剂纯90%，产物大概也纯90%。

卡根觉得这个前提未必对。

他多问了一句：催化剂到底是怎么工作的？金属原子和手性分子在反应里到底怎么配合的？

金属原子通常会同时拉住好几个分子。如果一个金属同时拉住两个手性分子，那左右手组合就有三种可能：左-左、右-右、左-右。

左-左和右-右会制造互为镜像的产物。那左-右呢？

图：卡根发现左-右"杂合"催化剂反应更慢，导致产物对映体过量偏离线性。© Johan Jarnestad/瑞典皇家科学院

卡根推了推公式，发现左-右这个"杂合"催化剂，反应速度比左-左和右-右慢得多。

这就是那张"鬼牌"。

当左-右催化剂拖了后腿，整个体系的平衡就被打破了——产物里某一只手的过量，会比催化剂里的过量还要大。一条直线，被掰弯成了曲线。

这就是"非线性效应"。

1986年，他在《美国化学会志》（JACS）上连发三个这样的反应。整个领域炸了——原来不用把催化剂提纯到极致，也能拿到更纯的产物。

制药、香料、新材料，全受了益。后来他据此提出的"MLn模型"，成了理解复杂不对称催化反应的通用工具。

— 04 —

硖合：用八年，从87%走到99.99%

但卡根只勾掉了第二个条件。第三个——自催化——还没人做到。

硖合宪三盯上了这件事。

硖合1950年生于广岛，1979年在东京大学拿了博士，导师是向山光昭。之后去美国北卡罗来纳大学教堂山分校，在恩斯特·埃利埃尔手下做了两年博士后，1981年回到东京理科大学任教，1986年升副教授，1991年升正教授。

他注意到一个有强非线性效应的反应，产物和催化剂的结构长得很像。一个念头冒出来：能不能让产物自己当自己的催化剂？

90年代初，已知的自催化反应有几个，但没有一个是不对称的。硖合试了无数种分子，最后锁定了一种叫"5-嘧啶基烷醇"的手性分子。

1995年，他在《自然》上发表了那个著名实验：用仅含2%过量某一只手的嘧啶基烷醇做起始催化剂，反应结束后，这只手的过量放大到了87%。

自催化实现了，不对称自催化实现了，弗兰克的三个条件第一次全部满足。

这篇论文后来被《自然》编辑部选为1950到2000年间最激动人心的35篇化学论文之一。

但87%还不够。生命是近乎100%的单手。

硖合又找了8年。

2003年，他报告了一个反应：从非手性的原料出发，产物里某一只手的比例可以达到99.5%以上，甚至99.99%。

除了生命本身，人类第一次在试管里造出了"单手"的化学。

图：硖合反应——微小的随机倾斜被自催化指数级放大，最终近乎100%单手。© Johan Jarnestad/瑞典皇家科学院

这个反应，后来就叫"硖合反应"。

它的机制近乎优雅：反应一开始，两只手都在生成，但随机涨落让其中一只手稍微多了一点点。就这一点点，够了。这只手立刻变成催化剂，疯狂催化自己的生成，指数级放大，最后把另一只手彻底挤没。

你重复一次实验，胜出的可能是另一只手——全看起跑那一刻的随机倾斜。

— 05 —

一条链，178年

硖合反应是人造的，和生命的真实化学不一样。但它第一次证明了一件事：从无差别的化学环境里，单手性可以自发诞生。

这给"生命为什么是单手的"提供了一条可验证的路径。也给制药工业送了一份大礼——卡根的非线性效应和硖合的自催化，让化学家能用更便宜、更不纯的原料，拿到更纯的单手产物。

回头看这整条链：

1848年，巴斯德用镊子分开两颗晶体；

1953年，弗兰克在纸上算出三个条件；

1986年，卡根把直线掰弯；

1995年，硖合第一次实现不对称自催化；

2003年，硖合在试管里造出近乎100%的单手。

155年，从巴斯德到硖合。中间隔了两次世界大战，隔了一个理论物理学家的偶然灵感，隔了两个化学家各自大半辈子的坚持。

卡根拿过2002年的野依良治奖，硖合拿过2023年的同一个奖。这个奖本来就是表彰不对称合成领域的终身成就。今年，他们一起拿到了诺奖。

一个95岁，一个76岁。

— 06 —

签名

化学圈有句老话：手性是生命的签名。

178年前巴斯德用镊子分开两颗晶体时，大概没想过，这个签名要花一个半世纪以上、两个隔海相望的科学家、和无数次失败的实验，才被人读懂。

现在我们终于知道了：生命的单手性，并非出自刻意的安排。它是在一次随机的倾斜之后，被化学反应自己放大出来的。

弗兰克留下的那道数学作业，交卷了。

图：2026年诺贝尔化学奖官方插画。© Johan Jarnestad/瑞典皇家科学院

参考来源：

1. 诺贝尔奖官网，2026年化学奖新闻稿与科普资料，nobelprize.org

2. Henri B. Kagan – Facts，诺贝尔奖官网

3. Kenso Soai – Facts，诺贝尔奖官网

4. Chusov et al., "A Pioneering Career in Catalysis: Henri B. Kagan", ACS Catalysis, 2023

5. Kenso Soai 教授主页，东京理科大学应用化学系

6. 人民日报、央视新闻关于2026年诺贝尔化学奖的报道

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