Il Nobel per la Chimica 2026 premia una reazione che fa scegliere alle molecole una sola mano

Ogni proteina del vostro corpo è costruita a partire da amminoacidi mancini, eppure quando i chimici producono quelle stesse molecole in un pallone ottengono in parti uguali le versioni destrorse e sinistrorse. Henri B. Kagan e Kenso Soai hanno dimostrato come una reazione possa spezzare quell’equilibrio, lasciando che un minuscolo eccesso di una delle due immagini speculari cresca fino a prendere il sopravvento quasi completamente. La Reale Accademia Svedese delle Scienze ha assegnato loro il Premio Nobel per la Chimica per questo risultato, e il lavoro oggi è alla base del modo in cui le aziende farmaceutiche cercano la versione giusta di un farmaco.

Molte molecole si presentano in due forme che sono l’una l’immagine speculare dell’altra, come una mano sinistra e una destra. I chimici chiamano queste molecole chirali, e le due versioni enantiomeri. Contengono gli stessi atomi legati nello stesso ordine, ma non si adattano alle stesse serrature biologiche, quindi una forma di un farmaco può curare mentre la sua gemella non fa nulla o provoca danni. La vita è ciò che i chimici chiamano omochirale: usa una sola mano dei suoi amminoacidi e una sola mano degli zuccheri del suo DNA, e nessuno ha ancora spiegato del tutto come abbia fatto a diventare così.

Kagan, un chimico francese dell’allora Université Paris-Sud, e Soai, un chimico giapponese della Tokyo University of Science, sono stati citati «per la scoperta degli effetti non lineari e dell’autocatalisi nella sintesi organica asimmetrica». Si divideranno 12 milioni di corone svedesi in parti uguali. «Henri Kagan e Kenso Soai hanno fornito una soluzione a un mistero chimico che dura da oltre un secolo: come l’omochiralità possa emergere spontaneamente. Le reazioni chimiche che hanno sviluppato sono spettacolari», ha dichiarato Heiner Linke, presidente del comitato Nobel per la Chimica.

Il rompicapo che un fisico scrisse per i chimici

Il comitato Nobel fa risalire il premio a Louis Pasteur, che separò i cristalli di acido tartarico con le pinzette al microscopio e trovò due forme speculari che piegavano la luce polarizzata in direzioni opposte. In seguito notò che i batteri ne fermentavano solo una. Fu il primo indizio che la chimica della vita ha i suoi favoriti.

La chimica ordinaria non li ha. Una reazione che può formare entrambe le immagini speculari, lasciata a sé stessa, produce una miscela al 50-50, che i chimici chiamano racemato. Il trucco per ottenere più di una mano è un catalizzatore chirale, una sostanza ausiliaria che non si consuma e che indirizza la reazione verso una versione. I primi tentativi produssero solo un minuscolo squilibrio.

Poi il fisico teorico britannico Charles Frank, all’Università di Bristol, tracciò su carta ciò di cui una reazione avrebbe avuto bisogno per portare una miscela interamente verso una mano. Servivano un catalizzatore chirale, un modo per potenziare un’immagine speculare sopprimendo l’altra, e un prodotto che catalizzasse la propria formazione, una proprietà chiamata autocatalisi. Frank concluse il suo breve articolo notando che una dimostrazione in laboratorio non era impossibile. Per decenni nessuno ci riuscì, e il problema divenne un rompicapo da aula.

Come ci sono riusciti

Kagan attaccò la seconda delle condizioni di Frank ponendosi una domanda che nessuno si era mai posto. I chimici davano per scontato che la purezza del prodotto rispecchiasse semplicemente la purezza del catalizzatore: immettete un catalizzatore con il 50 per cento di una mano, e otterrete un prodotto con circa la metà dello squilibrio che avreste con uno puro. Kagan sospettò che il metallo al centro di questi catalizzatori afferrasse almeno due molecole chirali alla volta, il che avrebbe creato tre tipi di catalizzatore: sinistro-sinistro, destro-destro e una coppia mista sinistra-destra.

Se la coppia mista lavorasse più lentamente di quelle omogenee, assorbirebbe silenziosamente la mano di minoranza e lascerebbe che i catalizzatori di maggioranza facessero la maggior parte del lavoro. Il suo gruppo testò tre reazioni e trovò esattamente quel tipo di deviazione dalla linea retta. In una di esse, un’ossidazione molto usata sviluppata da Barry Sharpless, il prodotto uscì più puro del catalizzatore che lo aveva generato. I chimici chiamarono il fenomeno effetto non lineare, e si diffuse rapidamente. In una reazione correlata con lo zinco studiata da Ryoji Noyori, un catalizzatore arricchito solo al 15 per cento in una mano produsse un prodotto arricchito al 98 per cento.

Soai si concentrò sull’ultima condizione di Frank, l’autocatalisi. Lavorando su reazioni che aggiungono composti di zinco alle aldeidi, notò che il prodotto assomigliava molto al catalizzatore e si chiese se il prodotto potesse diventare il proprio catalizzatore. La sua prima reazione auto-copiante effettivamente si copiò, ma la purezza diminuiva a ogni ciclo: un catalizzatore arricchito all’86 per cento dava un prodotto arricchito solo al 35 per cento.

La svolta arrivò con un alcol pirimidinico, una molecola costruita attorno a un anello di atomi di carbonio e azoto che si forma quando un composto di zinco chiamato diisopropilzinco reagisce con un’aldeide corrispondente. Un catalizzatore preparato da un lotto di quell’alcol con un eccesso di appena il 5 per cento di una mano produsse un nuovo alcol con un eccesso del 55 per cento. Reimmesso, quel prodotto divenne il catalizzatore per il ciclo successivo, che raggiunse l’87 per cento, e dopo cinque cicli la purezza si stabilizzò intorno al 90 per cento. Una versione perfezionata in seguito prese un campione il cui squilibrio era appena lo 0,00005 per cento e lo spinse oltre il 99,5 per cento in tre cicli, un’amplificazione del rapporto tra le due mani di un fattore 630.000. Questa chimica auto-copiante amplificante è oggi chiamata reazione di Soai.

Un lancio di moneta che sceglie un lato

L’esperimento più eclatante non utilizzò alcun ingrediente chirale. Il gruppo di Soai partì da molecole senza chiralità e lasciò che la reazione avvenisse. Le fluttuazioni casuali lasciano sempre una mano leggermente in vantaggio, e la reazione di Soai è sufficientemente sensibile da cogliere quella frazione minima e amplificarla. In una serie di 37 esperimenti, 18 terminarono con una mano dominante e 19 con l’altra, con purezze che andavano dal 15 al 91 per cento. Daniel Singleton, lavorando indipendentemente negli Stati Uniti, dimostrò la stessa rottura di simmetria.

Questo risultato assomiglia molto a ciò di cui la Terra primordiale avrebbe avuto bisogno: una reazione che sceglie un lato per caso e poi lo blocca. Il comitato Nobel lo definisce il primo esperimento in laboratorio a confermare il modello di Frank senza alcuna influenza chirale esterna, e la prima volta dall’alba della vita in cui qualcuno abbia creato chiralità a partire da una miscela di molecole che non ne avevano.

Perché al vostro armadietto dei medicinali importa

Il disastro della talidomide all’inizio degli anni Sessanta, quando un sedativo provocò gravi malformazioni congenite in migliaia di bambini, rese le aziende farmaceutiche acutamente consapevoli che le due mani di una molecola possono agire in modo molto diverso nell’organismo. Gli investigatori conclusero in seguito che la forma speculare del farmaco era responsabile del danno, sebbene l’organismo converta una forma di talidomide nell’altra, quindi nemmeno una dose pura sarebbe stata sicura. Oggi le autorità di regolamentazione si aspettano che le aziende sappiano quale forma di un farmaco chirale stanno vendendo e cosa fa l’altra.

Gli effetti non lineari di Kagan sono diventati uno strumento diagnostico quotidiano. Se una reazione si comporta in modo non lineare, dice ai chimici quanti pezzi chirali si raccolgono attorno al catalizzatore, il che li aiuta a riprogettare il processo per un prodotto più puro. Il comitato elenca i prodotti farmaceutici, gli aromi, le fragranze, i prodotti chimici per l’agricoltura e alcuni nuovi materiali tra le industrie che dipendono da questo. Il gruppo di Erick Carreira ha utilizzato un passo autocatalitico asimmetrico per produrre un elemento chiave dell’efavirenz, un farmaco contro l’HIV.

Cosa non risolve il premio

Il premio non spiega perché la vita abbia scelto gli amminoacidi mancini. Il documento scientifico di base del comitato afferma che il modello di Frank è solo una delle possibili vie tra diverse per un evento avvenuto circa 3,5-4 miliardi di anni fa, e che probabilmente non avremo mai una risposta definitiva. La reazione di Soai funziona con composti di zinco che non sopravvivrebbero in acqua, quindi è una prova di concetto, non una ricreazione della chimica della Terra primordiale.

La reazione di Soai funziona anche su un insieme ristretto di molecole. Solo una manciata di altri sistemi mostra lo stesso comportamento auto-copiante amplificante, e nessuno è stato trovato per amminoacidi o zuccheri. Persino il meccanismo è dibattuto. Un gruppo guidato da Scott Denmark spiega l’amplificazione attraverso un cluster di quattro atomi di zinco che ospita solo molecole di una mano, mentre il gruppo di Oliver Trapp propone un intermedio diverso e un collo di bottiglia cinetico. Il comitato osserva che entrambi i modelli potrebbero valere per molecole diverse, il che significa anche che nessuno dei due ha vinto.

Domande frequenti sul Premio Nobel per la Chimica 2026

Chi ha vinto il Premio Nobel per la Chimica 2026?

Henri B. Kagan, già dell’Université Paris-Sud in Francia, e Kenso Soai della Tokyo University of Science in Giappone si dividono equamente il premio. Sono stati insigniti del riconoscimento per aver scoperto gli effetti non lineari e l’autocatalisi nella sintesi organica asimmetrica.

Cosa significa chirale in chimica?

Una molecola chirale non può essere sovrapposta alla sua immagine speculare, come la mano sinistra non può essere posata perfettamente sulla destra. Le due versioni speculari, chiamate enantiomeri, possono comportarsi in modo molto diverso all’interno degli esseri viventi.

Cos’è la reazione di Soai?

È una reazione in cui il prodotto agisce come catalizzatore per produrne altro e favorisce la propria chiralità. Un minuscolo eccesso di un’immagine speculare cresce a valanga nei cicli successivi finché quasi tutto il prodotto non ha una sola mano.

Perché la chiralità è importante per i farmaci?

Molte molecole farmaceutiche si presentano in due forme speculari, e spesso solo una ha l’effetto desiderato mentre l’altra è inattiva o dannosa. Produrre la forma giusta in modo efficiente dipende dalla catalisi asimmetrica, il campo che queste scoperte hanno ridefinito.

Quando è successo, e cosa ci aspetta

Frank pubblicò il suo modello nel 1953. Kagan, nato nel 1930 a Boulogne-Billancourt, descrisse i primi effetti non lineari nel 1986. Soai, nato nel 1950 a Hiroshima, riportò la sua prima reazione auto-copiante nel 1990, la versione amplificante sulla rivista Nature nel 1995, e la rottura spontanea di simmetria nel 2003. Il premio si basa su due precedenti Nobel per la Chimica per la catalisi asimmetrica, nel 2001 e nel 2021.

Laboratori in tutto il mondo stanno ora cercando di fare per amminoacidi e zuccheri ciò che Soai ha fatto per il suo alcol pirimidinico. Kagan e Soai riceveranno le loro medaglie a Stoccolma il 10 dicembre.

Riferimento: Soai, K.; Shibata, T.; Morioka, H.; Choji, K., «Asymmetric autocatalysis and amplification of enantiomeric excess of a chiral molecule», Nature, 1995. DOI: 10.1038/378767a0

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