Nobel Hóa học 2026: Những Phân tử Gương Học cách Tự Sao chép

Tính chirality là hóa học của sự thuận tay. Một phân tử có tính chirality khi nó tồn tại ở hai dạng là ảnh gương của nhau, giống như bàn tay trái và bàn tay phải. Tất cả các axit amin tạo nên protein trên Trái Đất đều tồn tại ở hai phiên bản gương như vậy, nhưng tế bào sống chỉ sử dụng một trong số chúng. Phiên bản còn lại cực kỳ hiếm trong tự nhiên. Trong nhiều thập kỷ, các nhà hóa học không thể giải thích làm thế nào sở thích một phía này, được gọi là homochirality, lại bắt đầu.

Giải Nobel Hóa học 2026, được công bố tuần này, vinh danh hai nhà khoa học có thí nghiệm giúp trả lời câu hỏi đó. Henri Kagan, một nhà hóa học người Pháp, và Kenso Soai, một nhà hóa học người Nhật, chia sẻ giải thưởng nhờ khám phá hiệu ứng phi tuyến và tự xúc tác trong tổng hợp hữu cơ bất đối. Nói một cách đơn giản, họ đã chỉ ra rằng một phản ứng tạo ra cả hai dạng gương của một phân tử không nhất thiết phải kết thúc với tỷ lệ 50-50. Trong những điều kiện thích hợp, một sự mất cân bằng nhỏ có thể tự khuếch đại cho đến khi một tay chiếm ưu thế.

Đóng góp của Kagan đến từ một nơi đáng ngạc nhiên. Khi nghiên cứu các chất xúc tác thúc đẩy phản ứng theo hướng một dạng gương, ông phát hiện rằng mối quan hệ giữa độ tinh khiết của chất xúc tác và độ tinh khiết của sản phẩm không phải là một đường thẳng. Một chất xúc tác chỉ hơi thiên lệch có thể tạo ra sản phẩm có độ thiên lệch mạnh hơn nhiều. Hiệu ứng phi tuyến này có nghĩa là những mất cân bằng ngẫu nhiên nhỏ trong một môi trường tiền sinh học có thể lăn như quả cầu tuyết, thay vì bị san bằng.

Soai đẩy ý tưởng này xa hơn với một phản ứng hiện mang tên ông. Trong phản ứng Soai, sản phẩm của phản ứng đóng vai trò chất xúc tác cho sự hình thành của chính nó, một hiện tượng gọi là tự xúc tác. Bắt đầu từ một hỗn hợp gần như cân bằng, hệ thống tự phát nghiêng về một dạng gương và tiếp tục tăng tốc. Về hiệu quả, đây là phiên bản hóa học của một cỗ máy sao chép ưa thích bất cứ thứ gì nó vừa tạo ra.

Cùng nhau, hai khám phá này phác họa một con đường hợp lý từ hóa học ngẫu nhiên đến tính thuận tay đồng nhất của sự sống. Chúng cũng quan trọng vượt xa nghiên cứu nguồn gốc sự sống. Các chất xúc tác chiral là công cụ chủ lực của ngành dược phẩm, nơi hai dạng gương của một loại thuốc có thể hành xử rất khác nhau trong cơ thể. Một dạng có thể là thuốc, dạng kia trơ hoặc có hại. Hiểu cách điều hướng phản ứng về một tay duy nhất, và cách khuếch đại những lợi thế nhỏ, giúp các nhà hóa học tạo ra thuốc an toàn và hiệu quả hơn.

Con đường của Soai đến Stockholm là đều đặn chứ không đột ngột. Ông quyết định theo hóa học vào năm thứ hai đại học, lấy bằng tiến sĩ tại Đại học Tokyo, sau đó làm nghiên cứu sau tiến sĩ tại Hoa Kỳ trước khi xây dựng phòng thí nghiệm của riêng mình. Về phần Kagan, ban đầu ông muốn trở thành kỹ sư, và một sự hoãn lại đã hướng cuộc đời ông sang hóa học. Ông đã suýt đoạt Nobel khoảng một phần tư thế kỷ trước, khiến sự công nhận năm nay trở thành một vinh dự bị trì hoãn từ lâu ở tuổi 95.

Giải thưởng này cũng phù hợp với một mô hình trong các giải năm nay, vốn tôn vinh những công cụ biến điều vô hình thành hữu hình, từ tế bào não điều khiển bằng ánh sáng đến các hạt ma quái bị bắt dưới băng Nam Cực. Giải hóa học bổ sung một thành tựu lặng lẽ hơn: cho thấy làm thế nào một thế giới gồm những ảnh gương giống hệt nhau có thể đã xuất hiện từ một thế giới hoàn toàn không có sở thích nào. Đối với các nhà hóa học, đó không chỉ là một điều tò mò mà là một nguyên lý nền tảng, và là nguyên lý tiếp tục định hình cách thiết kế thuốc ngày nay.