Ipinaliwanag ni Kenso Soai ang Nobel-winning na tagumpay sa kimika at ibinahagi ang planong magsaliksik pa tungkol sa kawalan ng balanse ng mga molekula

Mula sa munting kawalan ng balanse tungo sa Nobel Prize

Sinabi ng Hapones na kimikong si Kenso Soai, na sa mga eksperimento ay napangibabawan ng isang anyo ang halos magkapantay na halo ng magkaibang anyo ng mga molekulang magkakalarawan sa salamin, sa isang tagapakinig sa Tokyo noong Oktubre 20, 2026, na nais niyang siyasatin kung ano ang nagpasimula sa mga kawalan ng balanseng ito. Dumalo sa panayam na inorganisa ng Chemical Society of Japan ang humigit-kumulang 2,000 katao, kabilang ang mga lumahok online.

Naganap ang panayam matapos ipahayag ng Royal Swedish Academy of Sciences noong Oktubre 7 na maghahati sa Nobel Prize sa Chemistry para sa 2026 si Soai at ang kimikong Pranses na si Henri B. Kagan. Ipinaliliwanag ng kanilang mga tuklas kung paano mapalalaki ng mga reaksiyong kemikal ang maliit na pagkiling pabor sa isang anyo ng molekula, na tumutulong sa mga kimiko na maunawaan ang isang mahalagang katangian ng mga buhay na bagay at magdisenyo ng mga reaksiyong ginagamit sa pananaliksik sa mga gamot.

Kinilala ng anunsyo ng parangal sa kimika ng Academy ang dalawa dahil sa pagtuklas sa mga nonlinear na epekto at autocatalysis sa asymmetric organic synthesis. Sa payak na pananalita, nakahanap sila ng mga paraan para mas maraming molekula sa isang reaksiyon ang maging isang anyong magkakalarawan sa salamin kaysa sa kabila; kung minsan, nakatutulong pa ang produkto para makagawa ng mas marami pang kapareho nito.

Si Soai, 76, ay professor emeritus sa Tokyo University of Science. Si Kagan naman ay professor emeritus sa Université Paris-Sud sa France. Paghahatian nila nang pantay ang 12 milyong Swedish kronor na gantimpala, o 6 milyong kronor bawat isa.

Sa panayam sa Tokyo, inilarawan ni Soai ang mga susunod niyang interes sa pananaliksik sa sesyon ng tanong at sagot:

Umaasa akong pag-aralan ang malawak na hanay ng posibleng sanhi ng mga kawalan ng balanse sa pagitan ng kaliwa at kanan.

Pinalalawak ng kanyang mga pahayag ang salaysay lampas sa anunsyo ng parangal noong Oktubre 7: ipinapaliwanag ng mga eksperimento kung paano lumalaki ang maliit na pagkakaiba, samantalang nananatiling paksa ng kanyang pananaliksik ang mga posibleng sanhi ng unang pagkakaibang iyon.

Bakit may kaliwa at kanang anyo ang mga molekula

May ilang molekulang binubuo ng magkakaparehong atomo na magkakaugnay sa parehong pagkakasunod-sunod, ngunit may dalawang ayos na magkakalarawan sa salamin. Tulad ng kaliwa at kanang kamay, hindi sila maipapatong sa isa't isa nang magtutugma ang bawat bahagi. Chirality ang tawag ng mga kimiko sa katangiang ito, at enantiomers naman ang dalawang anyo ng molekula.

Naiiba ang pagkilala ng mga buhay na bagay sa dalawang anyong ito dahil may partikular na hugis ang sarili nilang makinaryang molekular. Maaaring iba ang pakikisalamuha ng isang molekulang kasya sa isang estrukturang biyolohikal kapag binaligtad ang ayos nito. Maaaring makaapekto ang pagkakaiba sa bisa ng gamot o maging sa amoy ng isang substansiya: amoy spearmint ang isang anyo ng carvone at amoy caraway naman ang isa.

Halos iisang handedness lamang ng mga amino acid ang ginagamit ng mga protina sa mga buhay na selula, samantalang pare-pareho rin ang handedness ng mga asukal sa DNA at RNA. Eksepsiyon ang glycine, ang pinakasimpleng amino acid, dahil wala itong pares ng magkaibang anyong magkakalarawan sa salamin. Homochirality ang tawag sa malawakang paggamit ng iisang anyo, na nangangahulugang pare-pareho ang handedness.

Madalas na magkapantay ang dami ng dalawang anyo sa mga reaksiyon sa laboratoryo, maliban kung may salik na gumagabay sa reaksiyon. Ang palaisipang siyentipiko ay kung paano magkakaroon ng matinding pagkiling ang isang sistemang kemikal na sa simula ay balanse. Ipinakita ni Kagan kung paano mapalalaki ng catalyst ang isang pagkiling; bumuo naman si Soai ng mga reaksiyong lalong nagpapalakas sa pagkiling habang nakakalikha ng mas maraming catalyst.

Nakita ni Kagan na maaaring mas mahusay ang halo-halong catalyst kaysa inaasahan

Naganap ang mahalagang pagsulong ni Kagan noong 1986. Tinutulungan ng catalyst na maganap ang isang reaksiyong kemikal nang hindi ito nauubos sa reaksiyon. Sa asymmetric catalysis, ginagabayan ng hugis molekular nito ang reaksiyon para mas makagawa ng isang anyong magkakalarawan sa salamin.

Inakala ng mga kimiko na magiging simple ang ugnayan ng balanse ng mga anyo sa catalyst at ng balanse ng mga anyo sa produkto. Ipinakita ni Kagan na maaaring lumihis ang ugnayan sa inaasahang takbo at magbunga ng mas matinding pagkiling kaysa ipinahihiwatig ng komposisyon ng catalyst. Nonlinear effect ang tawag sa paglihis na ito.

Isang paliwanag dito ang mga catalyst na ang aktibong estruktura ay may mga pares ng pantulong na molekula. Maaaring bumuo ang isang halo ng magkakatugmang pares na magkakapareho ang handedness, at ng di-magkatugmang pares na tig-iisa ang bawat anyo. Sa ilang reaksiyon, mas hindi aktibo ang mga di-magkatugmang pares kaya ang magkakatugmang pares ang gumagawa ng halos lahat ng gawain.

Isaalang-alang ang halo na may 75 pantulong na molekula ng isang anyo at 25 ng kabila. Kung sapalaran silang magpapares, magiging 75 squared sa 25 squared, o siyam sa isa, ang dami ng magkakatugmang pares. Kapag halos walang ambag ang mga di-magkatugmang pares, kumikilos ang mga aktibong magkakatugmang pares na para bang 90 sa 10 ang halo. Napalalakas ng katamtamang pagkiling sa simula ang impluwensiyang kemikal.

Nagbigay ang tuklas ni Kagan sa mga mananaliksik ng praktikal na kasangkapan at paraan para siyasatin ang mga catalyst. Maaaring magbigay ng mga pahiwatig tungkol sa pagbuo at paggana ng mga molekula sa loob ng sisidlan ng reaksiyon ang hugis ng ugnayan ng komposisyon ng catalyst at komposisyon ng produkto.

Pinagana ni Soai ang isang reaksiyon na tumulong makagawa ng sarili nito

Ang sumunod na hakbang ni Soai ay asymmetric autocatalysis. Nangangahulugan ang autocatalysis na tumutulong ang produkto ng isang reaksiyon na mag-catalyze sa paggawa ng mas marami pang kaparehong produkto. Kung pinapaboran din ng proseso ang handedness ng mismong produkto, maaari pang magpalakas ng karagdagang produksyon ang maliit na bentahe nito sa simula.

Itinuturo ng dokumentong naglalahad ng siyentipikong batayan ng Academy ang isang maagang resulta noong 1990. Gumamit si Soai ng diisopropylzinc at pyridine-3-carbaldehyde, kasama ang catalyst na inihanda mula sa alkohol na mismong nalikha ng reaksiyon.

Ipinakita ng eksperimento ang autocatalysis at pagkiling pabor sa isang anyong magkakalarawan sa salamin. Ang kahinaan nito ay lumiit ang pagkiling: 86% ang enantiomeric excess ng catalyst, samantalang 35% lamang ang sa produkto.

Sinusukat ng enantiomeric excess, na karaniwang dinadaglat na ee, ang diperensiya ng porsiyento ng dalawang anyo. May 50% ee ang halo na binubuo ng 75% ng isang anyo at 25% ng kabila. Walang ee ang magkapantay na halo, samantalang 100% ee ang produkto kung iisa lamang ang anyong taglay nito.

Ipinakita ng resulta ni Soai noong 1990 na kayang muling likhain ng reaksiyon ang sarili nitong catalyst, ngunit pinahina nito ang panimulang pagkiling. Makalipas ang limang taon, nakatuklas ang kanyang pangkat ng reaksiyong gumagamit ng pyrimidine-5-carbaldehyde kung saan mas mataas ang ee ng produkto kaysa sa catalyst. Sa pagkakataong ito, pinalakas ng feedback ang pagkiling sa halip na pahinain ito.

Ano talaga ang ibig sabihin ng kapansin-pansing mga bilang ng kadalisayan

Nagsimula ang mga eksperimento ni Soai noong 1995 sa catalyst na inihanda gamit ang materyal na may 5% ee. Umabot sa 55% ee ang unang produkto. Nang gamitin ang nakuhang materyal sa panibagong reaksiyon, tumaas ang bilang sa 87%, at umabot ito sa 90% ee matapos ang limang magkakasunod na pagsubok.

Ang pagtaas mula 5% tungo sa 90% ee ay nangangahulugan ng pagbabago mula sa halong 52.5% laban sa 47.5% tungo sa halong 95% laban sa 5%. Halos magkapantay ang dalawang anyo sa panimulang halo; sa huling halo, may 19 na molekula ng mas pinaborang anyo sa bawat isang molekula ng anyong magkakalarawan dito sa salamin.

Nagsimula ang isang sumunod na halimbawa sa ligand, isang molekulang ginagamit sa paghahanda ng catalyst, na may 0.00005% ee lamang. Matapos ang tatlong magkakasunod na pagsubok, lumampas sa 99.5% ee ang produkto. Nangangahulugan ito na mahigit 99.75% ang mas pinaborang anyo at wala pang 0.25% ang kabila.

Inilalarawan ng Academy ang resulta bilang pagpapalaki nang 630,000 ulit sa stereoisomeric ratio. Tumutukoy ang bilang na iyon sa relatibong balanse ng mga anyo ng molekula, hindi sa dami ng materyal na nalikha.

Itinuturing ng anunsyo ng Nobel na mahalagang yugto ang 2003, nang ilahad ni Soai ang reaksiyong bumubuo lamang ng isa sa dalawang posibleng anyong magkakalarawan sa salamin. Ipinakita ng mga eksperimento kung paano maaaring itulak ng paulit-ulit na feedback na kemikal ang halos di-mapansing kawalan ng balanse tungo sa homochirality.

Maaaring paboran ng pagkakataon ang alinman sa dalawang anyo ng molekula

Siniyasat din ni Soai ang mga reaksiyong nagsisimula nang walang idinagdag na pinagmumulan ng handedness. Sa ganitong mga eksperimento, maaaring magkaroon ng bentahe ang isang anyo dahil sa munting pagbabago-bagong estadistikal, at palakihin naman ito ng reaksiyon.

Sa 37 eksperimento na inilarawan sa dokumentong naglalahad ng siyentipikong batayan ng Academy, 18 ang pumabor sa anyong tinawag na R at 19 naman sa S. Mula 15% hanggang 91% ee ang mga produkto. Ipinakikita ng halos pantay na hatian ng mga kinalabasan na maaaring manaig ang alinmang anyo.

Tumutukoy ang mga titik na R at S sa mga konfigurasyon ng molekula. Nagagamit ang mga ito ng mga kimiko para tumpak na pangalanan ang dalawang ayos nang hindi umaasa sa guhit ng kaliwa o kanang kamay. Sa mga eksperimentong ito, nagkaroon ng pagkiling ang bawat reaksiyon kahit walang pinaborang konfigurasyon ang kabuuan ng serye.

Kinilala rin ng Academy si Daniel Singleton dahil sa malaya niyang pagpapakita ng symmetry breaking gamit ang reaksiyon ni Soai. Ang symmetry breaking ay ang paglitaw ng hindi pantay na resulta mula sa sistemang balansyado sa simula.

Inilarawan ni Heiner Linke, tagapangulo ng Nobel Committee for Chemistry, ang tagumpay nang ipahayag ang parangal:

Nagbigay sina Henri Kagan at Kenso Soai ng sagot sa hiwagang kemikal na mahigit isang siglo nang bumabagabag sa mga siyentipiko: kung paano kusang umuusbong ang homochirality. Kahanga-hanga ang mga reaksiyong kemikal na binuo nila.

Itinatakda ng Academy ang kaugnayan ng reaksiyon sa pinagmulan ng buhay sa isang partikular na hangganan: ipinakikita nito ang rutang kemikal tungo sa homochirality sa laboratoryo, ngunit nananatiling bukas na problema ang pinagmulan ng handedness ng mga biyolohikal na molekula sa tubig. Sinasabi sa dokumentong naglalahad ng siyentipikong batayan na walang kaugnayan ang reaksiyon ni Soai sa paglitaw ng biyolohikal na homochirality sa mga sistemang may tubig.

Bakit mahalaga sa mga gumagawa ng gamot ang pagkakaiba

Binibigyan ng pagpapaunlad ng gamot ng tuwirang praktikal na kahalagahan ang handedness ng mga molekula. Magkakaiba ang pakikisalamuha ng dalawang anyo ng isang compound sa katawan, kaya maaaring kailanganin ng mga tagagawa ang prosesong maaasahang lumilikha sa ninanais na anyo.

Ipinaliwanag ni Kovuru Gopalaiah, propesor sa Delhi University na nagtrabaho sa laboratoryo ni Kagan, na maaaring mabawasan ng amplification ang pangangailangan sa napakadalisay na catalyst. Maaaring bumaba ang gastos sa purification sa mga prosesong angkop dito kung gagamit ng materyal na humigit-kumulang 70% ang kadalisayan sa halip na 99%. Sa isang halimbawang binanggit, nakagawa ang Merck ng compound na L-699,392 na may 95% kadalisayan mula sa panimulang materyal na may 70% kadalisayan.

Malaki ang interes ng India sa ganitong mga pagpapahusay sa pagmamanupaktura. Ayon sa polyeto ng embahada ng India na binanggit sa talakayan tungkol sa parangal, humigit-kumulang 20% ng pandaigdigang suplay ng mga generic na gamot batay sa dami ang nagmumula sa bansa. Nakadepende sa partikular na reaksiyon at proseso ng pagmamanupaktura ang anumang matitipid; nagbibigay ang mga tuklas na ginawaran ng Nobel ng mga prinsipyong maaaring subukan ng mga kimiko sa pagdidisenyo ng mga prosesong ito.

Ipinakikita ng thalidomide kung bakit higit pa sa pagpili ng isang anyo ng molekula ang kailangan para matiyak ang kaligtasan ng gamot. Nagdulot ang gamot ng malulubhang depekto sa panganganak at inalis ito sa mga pamilihan noong 1961. Ipinaliwanag ni G Sekar, pinuno ng kimika sa IIT Madras, na maaaring magpalitan ang mga anyo nito sa loob ng katawan. Kaya nakadepende ang kilos ng gamot sa nangyayari matapos itong inumin, gayundin sa materyal na ginawa.

Nakadepende sa kaligtasan, bisa at mga hinihingi ng mga regulator ang pasiya kung iisang anyo ng molekula ang gagamitin. Tinutulungan ng mga tuklas nina Kagan at Soai ang mga kimiko na kontrolin ang kanilang ginagawa, kaya nagkakaroon ang mga mananaliksik sa gamot ng mas tiyak na panimulang batayan para sa mga pagtatasa.

Mahahalagang yugto tungo sa parangal

Pinagsasama ng pagkilala ng Nobel ang mga tuklas na umunlad sa loob ng maraming dekada. Ipinakita ni Kagan na maaaring palakihin ang kawalan ng balanse sa mga molekula ng catalyst; bumuo naman si Soai ng mga reaksiyong nakapagpapalakas sa kawalan ng balanseng iyon sa pamamagitan ng paulit-ulit na produksyon.

• 1986: Ipinakita ni Kagan ang mga nonlinear na epekto sa asymmetric catalysis.
• 1990: Naglathala si Soai ng asymmetric autocatalytic na reaksiyon, bagaman mas mababa ang ee ng produkto kaysa sa catalyst.
• 1995: Ipinakita ni Soai at ng kanyang mga kasamahan ang autocatalysis na nagpalaki sa ee, na umabot sa 90% matapos ang limang magkakasunod na pagsubok.
• 2003: Itinatakda ng anunsyo ng Nobel sa taong ito ang paglalahad ni Soai ng reaksiyong bumubuo lamang ng isang anyong magkakalarawan sa salamin.
• Oktubre 7, 2026: Inanunsyo ng Royal Swedish Academy of Sciences ang pinagsasaluhang parangal sa kimika.
• Oktubre 20, 2026: Tinalakay ni Soai ang reaksiyon at ang mga susunod na pananaliksik sa panayam sa Tokyo.
• Disyembre 10, 2026: Nakatakdang idaos sa Stockholm ang seremonya ng paggawad ng Nobel.

Plano ni Soai na dumalo sa seremonya sa Stockholm at magbigay ng panayam tungkol sa kanyang pananaliksik at sa mga ambag ni Louis Pasteur, ang kimiko at mikrobiyologong Pranses na tumulong magtatag ng konsepto ng kawalang-simetriya ng mga molekula noong ika-19 na siglo.

Nananatili ang pokus ni Soai sa mga saligang eksperimento

Nalalaman ni Soai na nanalo siya habang namimili malapit sa kanyang tahanan. Kinalaunan, pinasalamatan niya ang mga kasamahan at estudyanteng tumulong magpatuloy sa eksperimental na gawain sa likod ng reaksiyong ipinangalan sa kanya.

Sa kumperensiya para sa mga mamamahayag matapos ang kanyang panayam sa Tokyo, ipinaliwanag ni Soai ang pagkamausisang nagtulak sa pananaliksik:

Interesado ako sa mga batayan o, sa halip, sa mga saligang usapin.

Bumabalik sa simula ng proseso ang planong pananaliksik niya: ano ang maaaring lumikha sa munting pagkiling pabor sa kaliwa o kanan na pinalalaki ng autocatalysis. Kinikilala ng parangal ang mga reaksiyong nabuo na, samantalang ipinakikita ng mga pahayag niya sa Tokyo na marami pa siyang gustong saliksikin tungkol sa unang kawalan ng balanse.

Mahahalagang Punto

• Maghahati nang pantay sina Kenso Soai at Henri B. Kagan sa Nobel Prize sa Chemistry para sa 2026 at sa 12 milyong Swedish kronor.
• Ipinakita ni Kagan kung paano makalilikha ang mga catalyst ng mas matinding pagkiling sa isang anyo ng molekula kaysa ipinahihiwatig ng komposisyon ng mga ito.
• Bumuo si Soai ng mga reaksiyong tumutulong ang mga produkto na makagawa ng mas marami pang kapareho nito habang pinalalakas ang pagkiling na iyon.
• Sa isang eksperimento, tinaas ang ee mula 0.00005% tungo sa mahigit 99.5% sa loob ng tatlong magkakasunod na pagsubok.
• Sa panayam sa Tokyo noong Oktubre 20, sinabi ni Soai na nais niyang pag-aralan ang mga posibleng sanhi ng kawalan ng balanse ng mga molekula.
• Sinusuportahan ng mga tuklas ang kimika sa pagpapaunlad ng gamot at ang pananaliksik sa homochirality sa laboratoryo.
• Plano ni Soai na dumalo sa seremonya ng Nobel sa Stockholm sa Disyembre 10.