2026年のノーベル化学賞は、化学反応が分子の2つの鏡像体の一方に強く偏り、両者を等量生成するのではなく、一方を優先できることを示した研究への貢献を称え、Henri KaganとKenso Soaiに授与された。この成果が重要なのは、生命が厳密な分子選択性に依存している一方で、ほとんどの化学反応にはそのような選択性が自動的には備わっていないためである。
分子の「利き手」が重要なのはなぜか
この性質は科学的にはキラリティー（chirality）として知られ、通常、2つの対称な形はDとLの文字で示される。2つの形は同じ化学成分を持つが、空間内での結合の配置によって、右手と左手のように重ね合わせることのできない鏡像関係にある。
この違いは単なる形状上のものではない。生命反応を実行するタンパク質である酵素には、特定の分子に合うよう形成された結合部位がある。そのため、酵素は一方の形とは反応しても、その鏡像には対応できない場合がある。情報源によると、生命は糖の一方の形を使用しており、多くの酵素は対応するもう一方の形とは反応しない。
仮説から測定可能な反応へ
研究者たちは、この偏りがどのように生じるのかについて、複数の理論的説明を提示した。一方の形をわずかに好む触媒だけで、その形が時間とともに蓄積するのに十分な場合もあれば、反応生成物自体が自身の形をさらに生成する触媒として働き、反対の形の生成を抑制する場合もある。
Henri Kaganは、キラル触媒を用いてこれらの可能性を研究した。そして、触媒の2つの鏡像体が同量存在していても、一方の活性がはるかに高くなり得ることを見いだした。これにより、キラル分子を生成する反応を一方の形へと導くことが可能になる。1960年代半ばまでに、彼は一方の形を過剰に生成できる3つの反応を特定していた。その後の研究では、非キラル物質を加えることで触媒の活性を変化させたり、抑制したりできることが示され、医薬品産業が活用する、より精密な制御が可能になった。
Soaiによる自己増幅
約10年後、Kenso Soaiは、生成物の一つが反応そのものの触媒として働く反応を研究した。そして、キラリティーを選択する反応を発見した。つまり、一方の形が、同じ形の分子をさらに生成する反応を触媒したのである。わずかな過剰から始めた場合、1回のサイクル後には割合が55%に上昇し、さらに数回この過程を繰り返すと90%に達した。
別の条件では、一方の形の過剰はわずか0.00005%という極めて小さい割合から始まったが、数サイクル後には99%を超えた。生成物が自身の鏡像体の生成を促進し、鏡像形の生成を抑制したためである。
実際に何が変わるのか
これらの成果は、特定のキラリティーを持つ医薬品化合物を生産するための実用的な基盤を提供する。一部の医薬品では、誤った形が効果を示さなかったり有害だったりする可能性があるため、選択的な反応によって望ましくない形の生成を減らすことができる。
一方、この発見と生命の起源との関係は、なお間接的である。上述の反応は、生物が依存する分子に近い生体分子を用いて実証されたものではないため、それだけで生命がどのように一つの分子形状を選んだのかを証明するものではない。しかし、一方の形の存在量における小さな差が自然に生じる可能性を示しており、それが、今日の生命を特徴づける強い選択性へと初期の化学を押し進める一助になった可能性がある。