为什么地球生命的蛋白质都是左旋的？获得2026年诺贝尔化学奖的成果并没有直接回答这个基本问题，它们提供了出现“单一手性”现象的一种可能性。
当你伸出双手，手心相对，会发现左手和右手虽然长得一模一样、手指长短对称，但无论你怎么翻转，左右手都无法完全重合。这种“互为镜像却无法重合”的奇妙现象，在化学中被称为手性（Chirality）。
关于手性分子，有两条普适的定律：第一，如果一个非手性的分子在非手性的环境中反应生成为手性分子，那么这个新的手性分子一定是严格五五开的，也就是左旋和右旋正好各一半；第二，如果一个非手性的分子在手性的环境中反应生成为手性分子，那么这个新的手性分子就不一定是严格五五开的，也就是左旋和右旋不一定会正好各一半。
根据这两条普适定律，地球上第一个手性分子的产生一定也是左旋和右旋正好各一半的，因为根据定义，在它之前没有手性分子，也就不存在手性环境。但是，地球生命的蛋白质与DNA却都不是左旋和右旋各一半，而是单一手性（蛋白质全是左旋的，而DNA则全是右旋）的。那么在漫长的演化过程中，这个严格的五五开是如何被打破的呢？2026年诺贝尔化学奖的成果提供了一种可能性。
卡根实验的“手性放大”
与地球的原始状态不同，我们的身边充满了各种各样的手性分子，所以化学家从很早以前就开始研究手性化学反应环境对产生手性分子的影响，而且已经取得了很多重要的进展。在今天的化学实验室里，产生一个99%以上左旋（或右旋）的分子并不是一件难事。
但是在“卡根实验”之前，化学界的普遍共识是：要想获得纯度99%的单一手性产物，我们必须给反应提供一个纯度也在99%以上的“手性环境”。这里的手性环境一般就是指手性催化剂。1986年，法国化学家卡根发表的实验结果否定了这个共识。使用“手性过量”（ee，一种手性分子比它的镜像分子多10%）只有10%的催化剂也能产生手性过量高于10%的反应产物，第一次发现了手性的放大效果。
于是，化学家们行动起来，纷纷寻找有手性放大效果的催化剂，从而大幅度降低高纯度手性分子产生的成本。在这场竞赛中，日本化学家硖合宪三是“遥遥领先”的金牌获得者。
硖合宪三的“雪球效应”
如果说卡根发现了手性放大，那么硖合宪三则是利用“雪球效应”设计了一个能够把手性放大推到极致的反应——Soai自催化反应。
自催化反应就是反应生成的手性产物可以反过来充当催化剂，进一步促进生成更多与自己手性相同的分子。这就如同滚雪球一样，一旦某个方向的手性分子在开局时因为偶然的随机涨落稍微多了一点点，它就会不断自我复制、自我增强。经过多轮自催化循环之后，初始时几乎检测不到的微弱手性偏差，最终可以演变成纯度超过99.5%的单一手性分子。
这个实验结果告诉我们：出现单一手性的产物并不一定需要高纯度的“手性环境”，有一些特殊的反应可以把非常微弱的“手性偏差”放大到极致。根据这个实验结果，科学家们设想，在地球的原始状态，如果一个随机出现的“手性偏差”正好遇到了一个可以将其无限放大的自催化循环，分子世界就有可能从“对称无序”走向“手性单一”。
“随机偏差” 的进化选择
如果这个假设成立，地球生命的单一手性的出现是基于偶然的“随机偏差”，并由此导致了我们今天的手性地球生命，那么我们还必须假设，在地球历史上这种“随机偏差”与自催化的“滚雪球”只成功了一次。否则，地球上还应该出现过纯右旋的蛋白质和纯左旋的DNA。
既然初始的手性偏差大概率是随机的，更合理的假设也许应该是：这种随机的手性偏差与自催化的成功偶合发生过许多次，地球上也确实出现过纯右旋的蛋白质和纯左旋的DNA，但是在后续漫长的生存演化中，左旋的蛋白质和右旋的DNA相比其它的手性组合有一点点非常微弱的生存优势，成了优胜劣汰之后的幸存组合。
想要通过实验提供左旋蛋白质与右旋DNA的组合相比其它的手性组合有生存优势的证据目前还做不到，但是我们有理由期望未来的AI有能力模拟原始地球的状态，从而能找到手性分子之间可能的“生存差异”。
遇见“镜像里的自己”
在AI的帮助下，我们也许还可以构建一个“镜像里的自己”：他们的宏观表征跟我们完全一样，但是微观表征则完全与我们互为“镜像”，是由正好与地球生命相反的手性分子构成的，蛋白质的氨基酸全是“右手型”的，而组成DNA和RNA的糖类则全都是“左手型”的……
他们会有“生存优势”吗？
2026年10月于萨格勒布
作者简介
贵柏曾在默沙东新药研究院工作多年，潜心钻研药物化学，颇有建树。几年前回国加入药明康德，从事业务开发、项目管理和驻美运营。梁博士是《新药的故事》一书的作者。他以长期的积累、独特的视角和生动的文字，通过《老梁说药》栏目讲述新药研发“背后的故事”，令人耳目一新，脑洞大开。梁贵柏博士目前是偕怡制药联合创始人兼首席科学家，欢迎读者通过邮箱gbliang55@hotmail.com与梁博士联系。
编辑 | 毛冬蕾
mao.donglei@PharmaDJ.com
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