Nanalo sina Kenso Soai at Henri Kagan ng 2026 Nobel Prize sa Chemistry

Paano natutong pumanig ang kimika sa isang anyo ng molekula na salamin ang pagkakabaligtad

Nanalo ang kimikong Hapones na si Kenso Soai at kimikong Pranses na si Henri B. Kagan ng 2026 Nobel Prize sa Chemistry dahil sa mga tuklas na nagpapakita kung paano maaaring pumanig ang mga reaksiyong kemikal sa isa sa dalawang anyo ng molekula na salamin ang pagkakabaligtad. Tinutugunan ng kanilang gawain ang isang matagal nang palaisipan tungkol sa kimika ng buhay: bakit halos iisang anyo lamang sa dalawang posibleng anyo ang matatagpuan sa maraming mahahalagang biyolohikal na molekula.

Inanunsyo ng Royal Swedish Academy of Sciences ang parangal sa Stockholm noong Miyerkules. Binanggit nito ang “pagtuklas sa mga di-linear na epekto at autokatalisis sa asimetrikong organikong sintesis” ng dalawa. Pantay na paghahatian ng mga nagwagi ang premyong 12 milyong Swedish kronor. Nakatakda ang seremonya ng paggawad sa Stockholm sa Disyembre 10, anibersaryo ng pagkamatay ni Alfred Nobel.

Nalaman ni Soai, propesor emeritus sa Tokyo University of Science, ang balita habang namimili malapit sa kanyang tahanan. Sa panayam sa telepono ng komite ng Nobel, tinawag niya itong isa sa mga pinakakapana-panabik na araw ng kanyang buhay at sinabing ikinatuwa niyang kahati sa karangalan si Kagan, propesor emeritus sa dating Université Paris-Sud. Sa sumunod na kumperensiya para sa media sa unibersidad, nagpasalamat si Soai sa kanyang mga estudyante at kasamahan at sinabing mahalaga ang tulong nila sa kanyang gawain.

Kinikilala ng parangal ang batayang pananaliksik na may praktikal na halaga para sa mga kimikong gumagawa ng mga gamot, materyales, pabango at iba pang compound. Itinatampok din nito ang isang reaksiyon sa laboratoryo na nagbibigay ng paraan upang siyasatin kung paano maaaring nabuo ang katangiang pagkakahawak ng mga molekula ng buhay, bagaman nag-iingat ang mga mananaliksik sa pagsasabing hindi itinuturing na direktang modelo ng kimika sa sinaunang Daigdig ang reaksiyon mismo.

Ano ang ibig sabihin ng pagkakahawak ng mga molekula?

May ilang molekulang umiiral sa dalawang anyong magkapareho ang mga atom at pagkakaugnay ng mga ito, ngunit nakaayos na salamin ang pagkakabaligtad. Gaya ng kaliwa at kanang kamay, hindi maipapatong ang dalawang anyo sa isa’t isa nang magkatugma ang bawat bahagi. Tinatawag ng mga kimiko na kiralidad ang katangiang ito, at enantiomer naman ang dalawang anyo.

Malaki ang maaaring maging epekto ng pagkakaibang ito sa mga buhay na sistema. Halos puro L-amino acid ang bumubuo sa mga protina, samantalang nasa kabaligtarang D-ayos ang mga asukal sa DNA at RNA. Magkakaiba ang maaaring maging interaksiyon ng dalawang anyo ng isang molekula sa katawan dahil kiral din ang mga biyolohikal na estruktura, kabilang ang mga protina. Maaaring magkaroon ng ninanais na epekto ang isang anyo ng gamot, samantalang mas mahina o iba ang epekto ng salamin nitong anyo, o kaya ay magdulot ito ng hindi kanais-nais na mga side effect.

Dahil dito, praktikal na usapin ang kiralidad sa pagbuo ng gamot, hindi lamang abstraktong katangian ng heometriya ng molekula. Nagbibigay rin ito sa mga siyentipiko ng kapansin-pansing tanong tungkol sa pinagmulan ng buhay. Karaniwang nagbubunga ang maraming reaksiyong lumilikha ng mga kiral na molekula ng halos magkapantay na dami ng bawat anyong salamin ang pagkakabaligtad. Kung gayon, paano nagkaroon ng matinding pag-asa ang buhay sa iisang anyo ng maraming biyolohikal na sangkap?

Matagal nang umiiral ang palaisipang ito. Noong ika-19 na siglo, pinaghiwalay ni Louis Pasteur ang dalawang anyo ng mga kristal ng tartaric acid at natuklasang magkasalungat ang direksiyong pinaiikutan ng mga solusyon ng mga ito sa polarized light. Nakatulong ang kanyang mga eksperimento upang maitatag na may mga molekulang may mga anyong salamin ang pagkakabaligtad. Ipinakita naman ng mga sumunod na pag-aaral na nakakakonsumo ang bakterya ng isang anyo ng tartaric acid habang hindi ginagalaw ang salamin nitong anyo, na nagpapakita sa pambihirang pagpili ng kimika ng mga buhay na organismo.

Paano binago ni Kagan ang pananaw?

Nagmula sa isang mahalagang teoretikal na ideya ang isang bahagi ng sagot. Noong 1953, ipinaliwanag ng pisikong si Charles Frank kung paano mapatitibay ng isang reaksiyong lumilikha ng sarili nitong kiral na katalista ang isang maliit na panimulang diperensiya. Pinabibilis ng katalista ang reaksiyon nang hindi ito nauubos. Kung lumilikha ang reaksiyon ng mas marami pang katalistang pumapabor sa isang anyong salamin ang pagkakabaligtad, maaari namang tumulong ang katalistang iyon upang makalikha pa ng mas marami sa parehong anyo.

Sa loob ng ilang dekada, nanatiling mahirap maisakatuparan sa laboratoryo ang panukalang ito. Nagbigay ang gawain ni Kagan ng mahalagang bahagi ng sagot. Noong 1986, ipinakita niya at ng kanyang mga kasamahan na hindi laging simple, isa-sa-isa ang ugnayan ng pagkakahawak ng katalista at ng mga produktong nalilikha nito. Maaaring magbunga ang bahagyang pagsosobra ng isang anyo ng katalista ng mas malaking pagsosobra sa isang anyo ng produkto.

Tinatawag itong di-linear na epekto. Inilalarawan ng katawagang ito ang resultang hindi tumataas nang tuwirang proporsiyonal sa panimulang diperensiya. Sa ilang reaksiyon, maaaring magpares-pares ang mga molekula ng katalista sa iba’t ibang kombinasyon. Kung hindi kasinghusay ng mga pares na magkapareho ang pagkakahawak ang reaksiyon ng magkahalong pares na magkasalungat ang pagkakahawak, maaari pang mas pumanig ang reaksiyon sa isang produkto kaysa sa ipinahihiwatig ng halo ng mga katalista lamang.

Mahalaga ang tuklas ni Kagan sa mga sintetikong kimiko dahil ipinakita nitong kung minsan ay makagagawa ng mga produktong lubhang nakahilig sa isang anyo nang hindi nagsisimula sa katalistang kasinglinis nito. Nagbigay rin ito sa mga mananaliksik ng paraan upang isipin kung paano maaaring lumaki ang isang maliit na pagkiling sa isang sistemang kemikal. Nakatulong ang kanyang gawain na gawing tanong na masusubok ng mga kimiko sa pamamagitan ng mga eksperimento ang isang posibilidad sa matematika.

Ano ang naging pambihirang tagumpay ng reaksiyon ni Soai?

Sinundan ni Soai ang isa pang posibilidad: isang produktong reaksiyon na nagsisilbing katalista upang makagawa pa ng higit pa nito. Autokatalisis ang tawag sa prosesong ito. Kapag kiral ang produkto at higit nitong nalilikha ang sarili nitong anyong salamin ang pagkakabaligtad, maaaring palakihin ng reaksiyon ang isang maliit na diperensiya sa pamamagitan ng feedback loop.

Nag-ulat si Soai at ang kanyang mga kasamahan ng maagang reaksiyong autokatalitiko noong 1990. Noong 1995, inilathala nila ang kaugnay na reaksiyong naging bantog na reaksiyon ni Soai: pinabilis ng isang kiral na produkto ang sarili nitong pagbuo sa paraang maaaring magpalaki sa pamamayani ng isang enantiomer. Noong 2003, nag-ulat ang pangkat ng bersiyong nagpalaki sa napakaliit na panimulang diperensiya upang makalikha ng materyal na 99.75 porsiyentong iisang enantiomer.

Ipinakita ng resulta sa laboratoryo na maaaring umusad ang isang reaksiyon tungo sa halos ganap na pamamayani ng isang anyo nang hindi umaasa sa panlabas na kiral na molekulang magtatakda kung aling anyo ang mangingibabaw. Sinabi ni Heiner Linke, tagapangulo ng Komite ng Nobel para sa Chemistry, na nagbigay sina Kagan at Soai ng “solusyon sa isang palaisipang kemikal na mahigit isang siglo na: kung paano kusang lumilitaw ang homokiralidad.” Nangangahulugan ang homokiralidad na pangunahing ginagamit ng isang sistema ang isa lamang sa dalawang posibleng anyo ng molekula.

Madalas talakayin ang reaksiyon kaugnay ng pinagmulan ng buhay, ngunit kailangang lagyan ng paglilinaw ang ugnayang ito. Ipinakikita ng reaksiyon ni Soai kung paano maaaring palakihin ng feedback na kemikal ang isang maliit na diperensiya. Itinuro ng mga mananaliksik na nangangailangan ito ng partikular na mga reagent at kundisyon, kabilang ang mga kundisyong hindi tugma sa tubig. Dahil dito, malabong naganap ito nang eksakto sa dinisenyong anyo nito sa Daigdig bago lumitaw ang buhay. Bahagi ng kahalagahan nito ang pagpapakita ng isang prinsipyong maihahambing ng mga mananaliksik sa iba pang posibleng landas tungo sa asimetrikong mga molekula.

Bakit mahalaga ang gawain lampas sa pananaliksik sa pinagmulan ng buhay

Mahalaga sa paggawa ng maraming gamot at iba pang kapaki-pakinabang na kemikal ang pagkontrol sa pagkakahawak ng mga molekula. Maaaring mabawasan ng reaksiyong pumipili sa isang enantiomer ang pangangailangang paghiwa-hiwalayin ang halo pagkatapos, at makatulong sa mga tagagawa na gumawa ng mga compound na mas nahuhulaan ang mga katangian. Kinikilala ng Nobel ang mga tuklas na humubog sa pagkaunawa at disenyo ng mga kimiko sa ganitong mga reaksiyon.

Itinampok ng kasaysayan ng medisina ang bigat ng usaping ito. Iniugnay sa malulubhang depekto sa panganganak ang thalidomide, na inireseta noong unang bahagi ng dekada 1960 upang gamutin ang pagduduwal sa umaga. Kalaunan, binigyang-pansin ng pananaliksik ang pagkakaiba ng mga epekto sa biyolohiya ng mga anyong salamin ang pagkakabaligtad nito. Madalas banggitin ang halimbawang ito upang ipaliwanag kung bakit pinag-aaralan ng mga kimiko ang kiralidad, bagaman mas masalimuot ang asal ng thalidomide sa biyolohiya kaysa sa payak na paghahating nakapipinsala ang isang anyo at ligtas ang isa pa.

Ipinakikita rin ng iba pang pamilyar na molekula kung paanong maaaring magkaiba ang katangian ng mga anyong salamin ang pagkakabaligtad. Halimbawa, iniuugnay sa amoy ng mint at caraway ang dalawang anyo ng carvone. Maaari ring makaapekto ang parehong prinsipyong ito sa paraan ng pakikipag-ugnayan ng mga gamot, pestisidyo at iba pang compound sa mga biyolohikal na puntirya. Tinutukoy ng estruktura ng molekula, kabilang ang pagkakahawak nito, ang nagagawa nito.

Bahagi rin ang gawain nina Kagan at Soai ng mas malawak na pag-unlad sa asimetrikong sintesis, ang pagsasagawa ng mga reaksiyong itinutulak tungo sa napiling enantiomer. Kinilala ng Nobel sa Chemistry noong 2001 sina William Knowles, Ryoji Noyori at Barry Sharpless para sa mga pagsulong sa asimetrikong katalisis. Kaugnay ngunit naiiba ang tanong na tinugunan nina Kagan at Soai: kung paano mapalalaki ang mga diperensiya, kabilang ang paggamit ng produktong nagpapakatalista sa sarili nitong pagbuo.

Isang parangal sa batayang agham na may ugnayan sa Japan

Ipinanganak si Soai sa Prepektura ng Hiroshima noong 1950, nag-aral sa University of Tokyo at nagtamo ng doktorado sa agham. Matapos magsaliksik sa Japan at sa University of North Carolina, naging propesor siya sa Tokyo University of Science. Ginawaran siya ng Medal with Purple Ribbon ng Japan noong 2012 at isa na siyang propesor emeritus.

Sa kumperensiya para sa media noong araw ng paggawad, inilarawan ni Soai ang pananaliksik bilang tuluy-tuloy na mga eksperimento nang hindi nalalaman kung makakamit ang inaasahang resulta. Sinabi niyang hindi siya nagpokus sa mga suliranin dahil nagdudulot ng saya at pagkamangha ang pagtuklas ng mga bagong katotohanang eksperimental. Pinuri rin niya ang kapaligiran ng pananaliksik sa unibersidad at ang mga estudyanteng nakatrabaho niya.

Ito ang ikatlong sunod na taon na ginawaran ng Nobel Prize ang isang tao o organisasyon mula sa Japan, kasunod ng mga nagwagi mula sa Japan noong 2024 at 2025. Kabilang din si Soai sa mahabang hanay ng mga kimikong Hapones na kinilala para sa gawain sa organikong kimika, larangang tumatalakay sa mga compound na may carbon, kabilang ang mga protina, asukal at maraming gamot.

Ano pa ang hindi nalulutas sa agham?

Hindi nilulutas ng parangal kung paano nagsimula ang kimikang pumapanig sa isang anyo sa buhay. Kinikilala nito ang mga pagsulong sa eksperimento at konsepto na nagpapakita kung paano mapatitibay ang diperensiyang kemikal, ngunit nananatiling bukas ang tanong kung aling mga proseso ang naganap sa kalikasan bago lumitaw ang buhay. Patuloy na sinisiyasat ng mga mananaliksik ang iba pang mekanismo, kabilang ang mga epektong may kinalaman sa mga kristal, ibabaw at pisikal na kundisyong maaaring pumabor sa isang anyo kaysa sa isa pa.

Bahagi ng halaga ng gawain ang pagkakaibang ito. Nagbibigay ang reaksiyon ni Soai ng makapangyarihang halimbawa ng asimetrikong autokatalisis, samantalang nakatutulong ang mga di-linear na epekto ni Kagan na ipaliwanag kung paano maaaring magbunga ang mga halo ng katalista ng di-inaasahang matinding pagpabor sa isang anyo. Sama-samang nagbibigay ang mga tuklas ng mga kasangkapan sa mga kimiko upang pag-aralan ang pagkakahawak ng mga molekula sa praktikal na sintesis at sa mga tanong tungkol sa pinagmulan ng buhay.

Sinabi ni Soai na umaasa siyang magbibigay ang pagkilalang ito ng higit na pansin sa organikong sintesis at tutulong na maipagpatuloy ang pananaliksik. Ipinagdiriwang ng Nobel Prize ang sunod-sunod na gawaing nagsimula sa isang palaisipang mahigit isang siglo na at humantong sa isang kapansin-pansing pagpapakita sa laboratoryo: sa ilalim ng angkop na mga kundisyon, maaaring pumanig ang kimika sa isang anyong salamin ang pagkakabaligtad at patibayin ang pagpiling iyon.

Mahahalagang Punto

• Nanalo sina Kenso Soai at Henri B. Kagan ng 2026 Nobel Prize sa Chemistry.
• Kinikilala ng parangal ang mga di-linear na epekto at autokatalisis sa asimetrikong organikong sintesis.
• Ipinakita ni Kagan noong 1986 na maaaring magbunga ang maliit na diperensiya sa mga katalista ng mas malaking diperensiya sa mga produkto ng reaksiyon.
• Ipinakita ng reaksiyon ni Soai kung paano mapabibilis ng isang kiral na produkto ang paglikha ng higit pa sa sarili nitong anyo.
• Nakatutulong ang mga tuklas sa sintesis ng kemikal at nagbibigay ng modelo sa pag-aaral kung paano nagsimula ang pagkakahawak ng mga molekula ng buhay, ngunit hindi nito nalulutas ang tanong na iyon.