2026년 노벨 화학상: 스스로를 복제하는 법을 배운 거울 분자

키랄성은 ‘손잡이’의 화학이다. 분자가 왼손과 오른손처럼 서로 거울상인 두 형태로 존재할 때 그 분자는 키랄하다고 한다. 지구에서 단백질을 구성하는 모든 아미노산은 이러한 거울상 두 가지 버전으로 존재하지만, 살아있는 세포는 그중 하나만 사용한다. 다른 하나는 자연에서 극히 드물다. 수십 년 동안 화학자들은 호모키랄성으로 알려진 이 한쪽 선호가 어떻게 시작되었는지 설명하지 못했다.

이번 주 발표된 2026년 노벨 화학상은 이 질문에 답하는 데 기여한 두 과학자를 기린다. 프랑스 화학자 앙리 카간과 일본 화학자 소아이 겐소가 비대칭 유기 합성에서의 비선형 효과와 자기촉매 작용을 발견한 공로로 상을 나눠 갖는다. 쉽게 말해, 분자의 두 거울상 형태를 모두 만드는 반응이 반드시 50 대 50의 동점으로 끝날 필요는 없다는 것을 보여주었다. 적절한 조건에서는 작은 불균형이 증폭되어 한쪽 손이 지배하게 된다.

카간의 기여는 뜻밖의 곳에서 나왔다. 반응을 한쪽 거울상 형태로 유도하는 촉매를 연구하던 중, 그는 촉매 순도와 생성물 순도 사이의 관계가 직선이 아님을 발견했다. 약간만 치우친 촉매가 훨씬 더 강한 치우침을 가진 생성물을 만들 수 있었다. 이 비선형 효과는 원시 수프 속의 작은 무작위 불균형이 평균화되어 사라지는 대신 눈덩이처럼 불어날 수 있음을 의미했다.

소아이는 이제 그의 이름을 딴 반응으로 이 아이디어를 더 밀고 나갔다. 소아이 반응에서 반응의 생성물은 자신의 형성을 위한 촉매로 작용하는데, 이를 자기촉매 작용이라 한다. 거의 균등한 혼합물에서 시작해 계는 자발적으로 한쪽 거울상 형태로 기울고 계속 가속된다. 사실상 마지막에 만든 것을 선호하는 복사기의 화학적 버전인 셈이다.

이 두 발견은 함께 무작위 화학에서 생명의 균일한 손잡이로 가는 그럴듯한 경로를 그려낸다. 또한 생명 기원 연구를 훨씬 넘어 중요하다. 키랄 촉매는 제약 산업의 일꾼으로, 여기서 약물의 두 거울상 형태는 체내에서 매우 다르게 행동할 수 있다. 하나는 약이 되고, 다른 하나는 불활성이거나 해로울 수 있다. 반응을 단일 손으로 이끄는 방법과 작은 이점을 증폭하는 방법을 이해하는 것은 화학자들이 더 안전하고 효율적인 약을 만드는 데 도움을 준다.

소아이의 스톡홀름으로 가는 길은 갑작스럽기보다 꾸준했다. 그는 대학 2학년 때 화학으로 진로를 정했고, 도쿄대학에서 박사 학위를 받은 뒤 미국에서 박사후 연구를 거쳐 자신의 실험실을 세웠다. 카간은 원래 엔지니어가 되고 싶었으나, 한 번의 유예가 그의 인생을 화학으로 돌려놓았다. 그는 약 25년 전 노벨상에 근접했으며, 올해의 인정은 95세에 이룬 오래 미뤄진 영예다.

이 상은 또한 빛으로 제어되는 뇌세포부터 남극 얼음 아래에서 포착된 유령 같은 입자에 이르기까지, 보이지 않는 것을 보이게 하는 도구를 기린 올해 각 상의 패턴에 부합한다. 화학상은 더 조용한 성취를 더한다. 즉, 전혀 선호가 없는 세계에서 동일한 거울상으로 이루어진 세계가 어떻게 생겨날 수 있었는지를 보여준 것이다. 화학자들에게 그것은 호기심이라기보다 근본 원리이며, 오늘날 의약품이 설계되는 방식을 계속 형성하고 있다.