اليد اليسرى، اليد اليمنى: كيف حلّت جائزة نوبل أخيراً مشكلة المرآة الجزيئية

توجد بعض الجزيئات في أزواج تكون صوراً مرآوية لبعضها البعض، مثل اليد اليسرى واليد اليمنى. تبدو متطابقة تقريباً، لكن علم الأحياء يتعامل معها بشكل مختلف تماماً. يمكن لنسخة واحدة من الدواء أن تشفي؛ بينما يمكن لتوأمها المرآوي أن يكون عديم الفائدة أو خطيراً.

هذه هي المشكلة التي سعت جائزة نوبل في الكيمياء هذا العام إلى حلها. ذهبت الجائزة إلى هنري ب. كاغان وكينسو سوآي لاكتشافهما التأثيرات غير الخطية والتحفيز الذاتي في التخليق العضوي غير المتماثل. بعبارات بسيطة، وجدا طرقاً لدفع التفاعل الكيميائي لتفضيل شكل مرآوي على الآخر، وللسماح لهذا التفضيل بتضخيم نفسه.

الرهانات ليست مجردة. في أواخر الخمسينيات وأوائل الستينيات، أُعطي مهدئ يسمى الثاليدوميد للنساء الحوامل لتخفيف غثيان الصباح. ساعدت إحدى الصور المرآوية للجزيء في تخفيف الغثيان؛ بينما يمكن للأخرى أن تتداخل مع نمو الجنين. وُلد آلاف الأطفال في عشرات البلدان بتشوهات شديدة في الأطراف. غيّرت هذه الكارثة تنظيم الأدوية في جميع أنحاء العالم وجعلت مسألة يدوية الجزيء مستحيلة التجاهل.

عرف الكيميائيون منذ زمن طويل أنه من الناحية النظرية يمكن تصميم تفاعلات تنتج شكلاً مرآوياً واحداً فقط. كان اللغز هو كيفية القيام بذلك بشكل موثوق. غالباً ما يظل التفاعل الذي يبدأ باختلال صغير بين الشكلين صغيراً. أظهر عمل كاغان أنه في تفاعلات معينة يمكن أن ينمو الاختلال بشكل غير متناسب، وهو تأثير غير خطي. لاحقاً أظهر سوآي التحفيز الذاتي، حيث يسرّع ناتج التفاعل تكوينه الخاص ويثبّت يدوية واحدة، وهو نوع من الذاكرة الكيميائية.

معاً أعطت هذه الأفكار الكيميائيين أدوات لتوجيه التفاعلات بقدر أكبر بكثير من التحكم. وهذا مهم للمستحضرات الصيدلانية، حيث يطلب المنظمون الآن بيانات مفصلة عن الشكل المرآوي الذي يحتويه الدواء. كما أنه مهم للزراعة والمواد، حيث يحدد شكل الجزيء ما إذا كان يعمل أم لا.

يتبع هذا التكريم نمطاً في موسم نوبل هذا العام. كرّمت جائزة الطب علم البصريات الوراثية، وهي تقنية تستخدم الضوء لتشغيل وإيقاف خلايا الدماغ. ذهبت جائزة الفيزياء إلى بناة IceCube، وهو كاشف نيوترينو بحجم كيلومتر مكعب مدفون في جليد القطب الجنوبي. وكما قالت إحدى المقالات العلمية الصينية، تستمر الجوائز في تحويل غير المرئي إلى مرئي والمستحيل إلى ممكن.

الباحثون الصينيون نشطون في هذا المجال أيضاً. تدرس مؤسسات في جميع أنحاء البلاد الكيمياء اليدوية والتحفيز غير المتماثل، وهذا الموضوع أساسي في برامج الدراسات العليا في التخليق العضوي. من المرجح أن يدفع ذكر نوبل مزيداً من الطلاب نحوه.

بالنسبة لبقيتنا، الدرس أبسط. شكل الجزيء ليس تفصيلاً. يمكنه أن يحدد ما إذا كان الدواء يساعد الأم أم يضر طفلها. أمضى كيميائيان مسيرتيهما في تعلم التحكم في ذلك الشكل، والجائزة تذكير بلماذا لا يزال العمل البطيء لفهم المادة مهماً.