Nobel Hóa học 2026: Hai nhà khoa học giải mã bí ẩn ‘thuận tay’ của sự sống
Henri B. Kagan và Kenso Soai được trao Nobel Hóa học 2026 nhờ những phát hiện giúp giải thích cách các phản ứng hóa học có thể tạo ra sự “đồng thuận tay” khi chỉ một trong hai dạng phân tử đối xứng gương được hình thành.
Công trình này không chỉ giải một bí ẩn kéo dài hơn một thế kỷ mà còn mở rộng khả năng tổng hợp các phân tử phục vụ dược phẩm.
Từ một phân tử có hai “bản sao trong gương” đến Nobel Hóa học 2026
Hóa học có một đặc điểm rất giống thế giới của con người: có những thứ trông gần như giống hệt nhau nhưng thực tế lại không thể chồng khít lên nhau.
Hai bàn tay là ví dụ dễ hình dung nhất. Bàn tay trái và bàn tay phải có cùng các bộ phận, nhưng nếu đặt lên nhau, chúng vẫn là hai hình ảnh đối xứng gương chứ không hoàn toàn giống nhau. Trong hóa học, một số phân tử cũng tồn tại theo cách tương tự. Hai dạng này được gọi là các đồng phân đối quang, hay hai “ảnh gương” của cùng một phân tử. Hiện tượng này đặc biệt quan trọng đối với sự sống.
Các axit amin - những thành phần cơ bản tạo nên protein trong cơ thể - có thể tồn tại dưới hai dạng đối xứng gương. Thế nhưng trong protein của các sinh vật, gần như chỉ một trong hai dạng được sử dụng.
Hóa học của sự sống vì thế được gọi là homochirality, có thể hiểu là trạng thái “đồng thuận về tính thuận tay”: các phân tử sinh học cùng ưu tiên một dạng thay vì sử dụng cả hai dạng với tỉ lệ ngang nhau.
Vấn đề khiến các nhà hóa học đau đầu trong thời gian dài là: tại sao sự sống lại chọn một “bàn tay” thay vì cả hai?
Nếu một phản ứng hóa học có thể tạo ra hai phân tử đối xứng gương, về nguyên tắc, cả hai dạng thường được hình thành với tỉ lệ tương đương. Một phản ứng không có lí do rõ ràng để “ưu ái” dạng bên trái hay bên phải. Nhưng tự nhiên đã làm điều đó.
Không chỉ có ý nghĩa đối với nguồn gốc và đặc điểm của sự sống, tính đối quang còn đặc biệt quan trọng trong ngành dược. Khi một phân tử được đưa vào cơ thể, hai dạng đối xứng gương của nó có thể tương tác với các phân tử sinh học theo những cách hoàn toàn khác nhau. Một dạng có thể tạo ra tác dụng mong muốn, trong khi dạng còn lại có thể kém hiệu quả hoặc tạo ra tác động khác.
Do đó, các nhà hóa học từ lâu đã tìm cách điều khiển phản ứng để tạo ra chủ yếu, thậm chí gần như chỉ một dạng phân tử mong muốn. Nobel Hóa học 2026 đã ghi nhận chính bước tiến quan trọng trong hành trình đó.
Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển quyết định trao giải cho Henri B. Kagan, Đại học Paris-Sud, Pháp, và Kenso Soai, Đại học Khoa học Tokyo, Nhật Bản, “vì phát hiện các hiệu ứng phi tuyến và hiện tượng tự xúc tác trong tổng hợp hữu cơ bất đối xứng”.
Theo Heiner Linke, Chủ tịch Ủy ban Nobel Hóa học, Kagan và Soai đã đưa ra lời giải cho một bí ẩn hóa học kéo dài hơn một thế kỷ: làm thế nào tính đồng nhất về đối quang có thể xuất hiện một cách tự phát.
Từ phát hiện năm 1986 đến phản ứng chỉ tạo một “ảnh gương”
Bước ngoặt đầu tiên đến vào năm 1986. Henri Kagan phát hiện một phương thức mới để điều khiển các phản ứng hóa học, qua đó tạo ra sự dư thừa của một dạng phân tử đối xứng gương ở mức cao hơn nhiều so với những gì giới hóa học từng nghĩ có thể đạt được.
Điểm quan trọng nằm ở chỗ phản ứng hóa học không còn đơn giản tạo ra hai sản phẩm theo tỉ lệ ngang nhau. Một hiệu ứng ban đầu, dù nhỏ, có thể được khuếch đại để làm thay đổi đáng kể kết quả cuối cùng.
Phát hiện này mở ra một hướng suy nghĩ mới: nếu hóa học có thể khuếch đại sự khác biệt rất nhỏ giữa hai dạng đối xứng gương, liệu có thể đẩy phản ứng đến mức gần như chỉ tạo ra một dạng hay không?
Kenso Soai tiếp tục phát triển câu hỏi đó. Năm 1995, ông công bố một phản ứng hóa học được thiết kế với tiềm năng tạo ra trạng thái đồng nhất về đối quang. Đây là bước tiến quan trọng bởi nó cho thấy việc tạo ra một phản ứng có khả năng “chọn” một trong hai ảnh gương không còn là ý tưởng thuần túy lí thuyết.
Nhưng phải đến năm 2003, Soai mới đạt được kết quả mang tính quyết định. Ông trình diễn một phản ứng trong đó chỉ một trong hai dạng phân tử đối xứng gương được hình thành.
Theo Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển, ngoài sự sống, trước đó chưa có ai đạt được một phản ứng hóa học như vậy. Ý nghĩa của kết quả này nằm ở chữ “chỉ”.
Trong hóa học thông thường, việc tạo ra một hỗn hợp gồm hai dạng đối xứng gương không quá khó. Thách thức là làm thế nào để phản ứng nghiêng hẳn về một phía. Soai cho thấy một phản ứng hóa học có thể tự khuếch đại sự bất đối xứng ban đầu và cuối cùng tạo ra sản phẩm với tính đồng nhất đối quang.
Điều đó giúp các nhà khoa học tiến gần hơn đến việc hiểu một trong những đặc điểm đáng chú ý nhất của hóa học sự sống.
Từ bí ẩn của sự sống đến thuốc dành cho con người
Những phát hiện của Kagan và Soai không chỉ giải quyết một câu hỏi mang tính nền tảng của hóa học. Chúng còn có ý nghĩa thực tế đối với cách con người thiết kế và sản xuất các phân tử mới, đặc biệt trong ngành dược phẩm.
Khi phát triển một loại thuốc, các nhà khoa học không chỉ cần biết một phân tử có cấu trúc hóa học như thế nào. Họ còn phải quan tâm đến hình dạng không gian của phân tử đó.
Một protein trong cơ thể cũng có cấu trúc không gian cụ thể. Vì vậy, tương tác giữa thuốc và protein có thể phụ thuộc rất mạnh vào việc phân tử thuốc có đúng “hướng” hay không. Hai phân tử là ảnh gương của nhau có thể giống nhau về thành phần nguyên tử nhưng lại tương tác khác nhau với cùng một mục tiêu sinh học.
Có thể hình dung một chiếc chìa khóa và ổ khóa. Hai chiếc chìa khóa có hình dạng đối xứng gương có thể chứa những phần giống nhau, nhưng chỉ một chiếc có thể khớp đúng với ổ khóa. Đây là lí do khả năng kiểm soát tính đối quang có vai trò quan trọng trong tổng hợp hữu cơ hiện đại.
Những phương pháp giúp nhà hóa học ưu tiên tạo ra một dạng phân tử nhất định có thể làm cho quá trình phát triển thuốc chính xác hơn, đồng thời giảm lượng sản phẩm không mong muốn phải tách bỏ hoặc xử lí.
Nhưng đóng góp của hai nhà khoa học còn đi xa hơn việc tạo ra các phản ứng hữu ích trong phòng thí nghiệm. Công trình của họ giúp con người hiểu rõ hơn cách một trạng thái bất đối xứng có thể xuất hiện và tự khuếch đại. Đây chính là điểm khiến câu chuyện Nobel Hóa học 2026 đặc biệt thú vị.
Sự sống trên Trái đất có một đặc điểm rất rõ ràng: nhiều phân tử sinh học chỉ tồn tại chủ yếu ở một dạng đối xứng gương. Tuy nhiên, khi các nhà hóa học thực hiện những phản ứng có thể tạo ra hai dạng này, kết quả ban đầu thường là hỗn hợp với tỉ lệ gần như ngang nhau. Vậy sự sống đã “phá vỡ thế cân bằng” đó bằng cách nào?
Các nghiên cứu của Kagan và Soai cho thấy hóa học hoàn toàn có thể tạo ra một quá trình trong đó một sự khác biệt ban đầu được khuếch đại thông qua cơ chế phi tuyến và tự xúc tác. Từ một ưu thế nhỏ, phản ứng có thể tiến tới việc ưu tiên mạnh một dạng phân tử. Nhờ đó, câu hỏi về cách homochirality có thể xuất hiện không còn hoàn toàn nằm trong vùng bí ẩn.
Nobel Hóa học 2026 vì thế không chỉ tôn vinh một kỹ thuật tổng hợp hữu cơ. Giải thưởng ghi nhận một cách nhìn mới về cách các phản ứng hóa học có thể tự khuếch đại sự bất đối xứng - một hiện tượng đóng vai trò quan trọng trong hóa học của sự sống.
Từ Kagan năm 1986 đến Soai năm 2003, hành trình ấy kéo dài gần hai thập kỷ. Nhưng thành quả cuối cùng đã giúp nối hai thế giới tưởng như rất khác nhau: hóa học trong phòng thí nghiệm và hóa học của sự sống. Và trong cả hai thế giới ấy, đôi khi chỉ một khác biệt rất nhỏ giữa “tay trái” và “tay phải” cũng có thể tạo ra một kết quả hoàn toàn khác.