光遗传学与诺贝尔奖
一、一通等了四十年的电话
每年十月的这几天，世界上总有几位老先生老太太，会在毫无防备的时候，被一通来自陌生号码的电话改写下半生。按诺贝尔奖的老规矩，一个奖在正式公布前几分钟，会先给获奖人打个电话——不是发邮件，是真的一通电话，从瑞典拨过去，告诉对方：“您得奖了。”[3]今年这通电话，在化学奖揭晓前，拨向了两个地方。
一通打到法国。接电话的人叫亨利·卡根（Henri B. Kagan），1930年12月出生，再过两个多月就满96岁。一个快百岁的老人，一辈子见过太多大风大浪，听到电话那头报出“诺贝尔”三个字时，大概不会跳起来，也不会欢呼。他更可能只是轻轻“哦”了一声，然后扶着桌子慢慢坐下——因为这一天，他已经等了整整四十年。1986年，56岁的卡根在巴黎做实验，他没想搞什么惊天动地的大事，只想解决一个具体的小麻烦：怎么让化学反应“更纯一点”。结果，他撞见了一个反常识的现象（那现象后来被叫作“非线性效应”），把它写成论文[5]，然后就放下了。他大概没想到，这篇论文会在四十年后，把他送上诺贝尔的领奖台。
另一通打向日本。接电话的是Kenso Soai（硖合宪三），1950年生，今年76岁。日本比瑞典早好几个小时，他接到电话时，已经是傍晚了。Soai想造的，是一个只会生成“一只手性”的反应——像生命那样，只做左手、不做右手（后文会解释）。1995年，他先做成了一半：起点只要2%的偏向，反应结束就能放大到87%[6]。听着很厉害，可离“生命级的100%”还差一口气。为了这口气，他又找了整整八年，直到2003年才做成。诺贝尔委员会的评语是——“除了生命本身，此前没人做到过”[2]。
▲ 2026年诺贝尔化学奖得主亨利·卡根与Kenso Soai（诺奖发布会现场）
而最让我感慨的是：这两位得主，几乎没有交集。卡根在巴黎，Soai在东京；一个研究不对称催化，一个研究不对称自催化；他们不是师生，不是合作者，在公开资料里也找不到他们一起出现过。说得直白点，要不是今年一起站上领奖台，这两个人，很可能一辈子都不会见上一面。
他们就像两个互不相识的过路人，各自在路上捡起了同一块拼图的两半，各自走了四十年，又相隔半个地球，终于在斯德哥尔摩、在全人类的见证下，把这块拼图拼到了一起。下面我们就来看看，几十年前，他们分别发现了什么。
▲ 两条河，两叶舟：相隔半个地球的两条路，最后汇到了一起（示意）
二、分子也有“左手”和“右手”
要把这个故事讲清楚，只需要一个词：手性。
你伸出两只手。左手和右手，长得几乎一样，却永远没法完全重叠——你把左手贴到右手的“正面”，大拇指的方向马上就对不上。这就是“手性”：一个东西，和它的镜像，不能重合。
▲ 手性：左手和右手互为镜像，却永远无法重合；分子也一样
这大约就是你没法学成“龟派气功波”的原因。
生活里这样的“左右手”到处都是：鞋分左右，手套分左右，钥匙也是——同一把锁，配的钥匙只有一种齿形，反过来插不进去。诺贝尔委员会自己讲这个奖时，用的正是“配钥匙”的比方：你给人配钥匙，结果总配出一左一右两把，可只有一把能开锁，另一把插进去，还可能把锁弄坏。
▲ 诺贝尔委员会的比方：配钥匙总配出一左一右两把，只有一把能开锁
分子也会这样。同一个分子式，往往能存在两种形态，互为镜像，像一对左右手。化学上，把它们叫作“对映体”。比如，有一种分子叫香芹酮（carvone），它的两种镜像，一种闻起来是留兰香（薄荷）那股清甜，另一种却是葛缕子（藏茴香）籽的味道[4]。同样的原子、同样的结构，只是整体方向反过来，鼻子闻到的完全是两回事。再比如柠檬烯（limonene）：一个镜像闻着像橙子，另一个像柠檬。如果还是没能理解，你只要记住一句话就行：同一种分子，左右一调换，从味道到药效都可能判若两人。
▲ 同一种分子，左右一调换：香芹酮是留兰香还是葛缕子，柠檬烯是橙子还是柠檬
那这跟生命有什么关系？
你身体里最主要的建筑材料是蛋白质。蛋白质，是由一个个“氨基酸”串起来的长链，就像用积木拼出的长条。而氨基酸，大多有左右两只手，化学上分成“L型”和“D型”。关键在这儿——你的身体，几乎只用“左手”那一款（L型）来造蛋白质，另一款基本不用。
还没完。你的基因写在DNA里，DNA是一条双螺旋，外面那圈“骨架”由糖和磷酸连接而成。而这条骨架用的糖，偏偏又几乎全是“右手”那一款。
一句话：生命的分子是“偏”的，只用一种手。科学家给这个现象起了个名字，叫“同手性”——字面意思就是“同一只手”。
▲ 生命是“偏”的：蛋白质只用L型氨基酸，DNA骨架只用D型糖
你可能会问：凭什么？又没人拦着生命用另一种手啊。这里最诚实的答案是：大概就是几十亿年前，生命在某个起点上偶然“选”了一种，然后就此将错就错、一路沿用下来。有点像全世界的螺丝，一旦约定俗成都用右旋螺纹，后来的人就只好跟着用——不是不能换，而是换的成本太高了。
那为什么这很重要？因为你我吃的药，几乎全是手性分子。同一串原子，左手那款能治病，右手那款可能完全没用，甚至有害。
这里有一段沉重的历史。20世纪60年代初，一种叫沙利度胺（也叫反应停）的镇静药，让全世界成千上万个婴儿一出生就带着严重畸形。后来人们才发现：这种药的一个镜像能安眠，另一个镜像却会致畸。药本身没错，错在我们分不清——当时根本不会“只做一只手”。
▲ 沙利度胺的两个镜像：一个安眠，一个致畸
从那以后，“怎么只做出想要的那一只手”，就成了化学界最要紧的题目之一。
三、一个会“复制自己”的反应：谁赢，全看开头
卡根和Soai，就是从两个方向攻克这道题的。
先看Soai做的那件“疯事”。正常的化学反应，是A和B凑到一起，生出C。而Soai设计的反应神在哪儿呢？它生出来的那个产物，会反过来帮着再造一个一模一样的自己。用化学的话说，这叫“自催化”——产物就是自己的催化剂。
你可以把它想成滚雪球。或者更贴切一点：像一场“自我复制的传销”，每一个新成员都拼命去发展下一个新成员，队伍以指数级膨胀。
这个机制最厉害的地方，是它能“放大”。起点的时候，左右两只手其实差不多，只差那么一丁点——可能就是一点巧合，让左手比右手多了几个。可一旦反应跑起来，多出来的那只手会不断复制自己、滚成大势，最后把另一只几乎彻底挤出去。
▲ 烧瓶里的“雪崩”：多出来的那只手不断复制自己，把另一只挤到角落（示意）
数据特别能说明问题：1995年那次，起点只有2%的偏向，结束时是87%；到2003年的终极版本，最终产物里同一种手性可以占到99.99%。从一个几乎可以忽略的偶然，滚成了近乎绝对的结果。
▲ Soai反应：起点只偏2%，1995年放大到87%，2003年做到99.99%；滚向哪只手，全看开头的运气
但请注意一个细节，这是整个故事的题眼——它到底滚成左手还是右手，纯属偶然。Soai自己就发现，他重复做同一个实验，有时赢的是左手，有时赢的是右手。哪只手上位，取决于反应最开始那一点点“运气”。
也就是说：生命那种“只用一只手”的结果，当年也许并不是被谁“规定”的，而是像抛硬币一样，一次偶然，被无限放大，最后成了定局。
四、为什么这一次，是“化学奖”？
讲到这里，你可能已经发现了一件事：这个故事里，没有细胞，没有显微镜下的小虫子，全程是烧瓶、催化剂、反应。
对。这一次，诺贝尔化学奖，颁给了一件非常“化学”的事。
这里我得先解释一个老梗。这些年，诺贝尔化学奖时不时会“出圈”，颁给偏生命科学或者物理的成果。2020年那次，奖给了基因编辑技术CRISPR；2024年那次，奖给了蛋白质结构预测和设计。这两次当然都是了不起的工作，可站在外行看，它们更像是“化学帮别的学科打了个下手”——化学在里面是一把趁手的工具，不是主角。于是就有了那句玩笑：诺贝尔化学奖，快变成“生命科学奖”了。
今年不一样。今年特别“化学”。我给你数几个“化学点”。
首先，它研究的对象，就是“反应”本身。不是像以往那样，在细胞里“改”一个现成的生命，而是在玻璃烧瓶里，把一种分子变成另一种分子——还能指定它只变成“想要的那一种”。这是合成化学最本行的手艺。
而“手性”是化学一百多年的老题目。早在1848年，巴斯德就用镊子在显微镜下，把一对互为镜像的晶体一颗颗分开；后来化学家用碳原子的四面体结构，解释了分子为什么会有左右手。分子的三维形状，正是化学的语言。
▲ 1848年，巴斯德用镊子把两种互为镜像的晶体一颗颗分开（示意）
而且，这次的主角是催化剂。一小撮分子，怎么就能指挥一整锅反应往左倒还是往右倒？这是催化化学的核心问题。卡根发现的“非线性效应”，说的正是这件事：他推想，催化剂里的金属会同时“搂着”两个手性分子，于是催化剂自己会结伴成“左左”“左右”“右右”三种组合，其中“左右”那一种干活特别慢——结果，催化剂里左右手的比例，跟产物里左右手的比例，就不再是一一对应了。分子怎么相互作用、怎么抱团，这正是化学家最熟的家常。
▲ 卡根的非线性效应：催化剂“抱团”成左左、右右、左右三种组合，左右那种干活特别慢
最后，“自催化”——产物自己当催化剂——是化学动力学里的概念，还顺带让人想到那个迷人的问题：化学能不能“自我复制”？
所以今年这个奖，正站在化学最本行的位置上。诺贝尔委员会自己也点得很明白：官网给这次奖的标题就叫“他们让化学选出了一个镜像”；化学委员会主席海纳·林克（Heiner Linke）说，两位获奖者解决的，是一个“延续了一百多年的化学之谜”[1]。
顺便说一句，2021年的化学奖（不对称有机催化）其实和今年是“近亲”——都在讲怎么用催化剂指挥反应“挑一只手”。所以今年不算冷门，它只是把化学的看家本事，又端正地摆回了台面上。
五、最后
最后我想说，诺贝尔奖往往在成果问世多年后才予以表彰，这一现象十分普遍。所以我也认为，中国近年来取得的各项科学进展，很可能在未来若干年里，孕育出一批斩获诺奖的重大成果，这事儿现在依然会有多人不信，或者说是不希望？但我们可以拭目以待。
另一方面，诺贝尔官网提到，这两位得主都把自己的研究生涯，比作《哈克贝利·费恩历险记》。卡根和Soai，其实就像两个在河上漂了很久的人，谁也不知道最后会漂到哪儿，只是舍不得下船。我想，很多时候，我们或许也不必一门心思去追这个奖那个奖。两位老人等了四十年，等来的那通电话固然动人；但真正值得羡慕的，是他们在河上漂了四十年，始终舍不得下船。普通人也一样：先找到自己那条河，然后一直漂下去——电话来不来，倒是其次了。
责编 珍豆 撰稿 冰海 排版 牛牛
信源
[1] Press release: The Nobel Prize in Chemistry 2026. The Royal Swedish Academy of Sciences / NobelPrize.org, 2026-10-07. https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2026/press-release/
[2] Popular science background: They solved chemistry's asymmetric mystery. NobelPrize.org, 2026. https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2026/popular-information/
[3] The Nobel Prize call（诺奖在公布前几分钟给获奖人打电话）. NobelPrize.org. https://www.nobelprize.org/prizes/themes/the-nobel-call/
[4] Carvone（香芹酮两种镜像的气味差异：留兰香 vs 葛缕子）. Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Carvone
[5] Puchot C., Samuel O., Duñach E., Zhao S., Agami C., Kagan H. B., Nonlinear effects in asymmetric synthesis. Examples in asymmetric oxidations and aldolization reactions, J. Am. Chem. Soc. 108: 2353–2357（1986）.
[6] Soai K., Shibata T., Morioka H., Choji K., Asymmetric autocatalysis and amplification of enantiomeric excess of a chiral molecule, Nature 378: 767–768（1995）.
热门跟贴