Die Königlich Schwedische Akademie der Wissenschaften verlieh Henri B. Kagan und Kenso Soai den Nobelpreis für Chemie 2026 für ihre Entdeckungen zu nichtlinearen Effekten und zur Autokatalyse in der asymmetrischen organischen Synthese. Ihre Forschung zeigt, wie eine Reaktion eine spiegelbildliche Form eines Moleküls begünstigen und diesen Vorteil im Verlauf des Prozesses verstärken kann.
Die Auszeichnung steht im Zusammenhang mit einer alten Frage der Chemie: Warum treten viele für das Leben wesentliche Moleküle überwiegend in einer ihrer beiden räumlichen Ausrichtungen auf? Die Erkenntnisse liefern Werkzeuge zur Erforschung dieses Phänomens, stellen aber keine endgültige Erklärung für den Ursprung der molekularen Asymmetrie in Lebewesen dar.
Warum die „Händigkeit“ eines Moleküls wichtig ist
Einige chirale Moleküle liegen in zwei Varianten vor, die zueinander spiegelbildlich sind – wie die rechte und die linke Hand. Obwohl sie die gleiche Zusammensetzung haben, lassen sich ihre Formen nicht zur Deckung bringen und sie können unterschiedlich mit anderen Molekülen wechselwirken. In Organismen beispielsweise kommen Aminosäuren in Proteinen fast immer in einer Ausrichtung vor, während die Zucker in DNA und RNA die entgegengesetzte aufweisen.
Bei vielen chemischen Reaktionen entstehen ähnliche Mengen beider Varianten, wenn kein Faktor das Ergebnis in eine Richtung lenkt. Die asymmetrische Synthese zielt dagegen darauf ab, die Bildung einer der Varianten zu begünstigen. Das ist für die Entwicklung von Molekülen relevant, die mit biologischen Systemen wechselwirken sollen, darunter Arzneimittel: Die Ausrichtung kann beeinflussen, wie sich eine Substanz verhält. Dieser Zusammenhang bedeutet nicht, dass die ausgezeichneten Erkenntnisse eine klinische Bewertung von Medikamenten darstellen oder dass alle spiegelbildlichen Moleküle unterschiedliche oder schädliche Wirkungen haben.
Von der Verstärkung zur Autokatalyse
1986 beschrieb Kagan einen nichtlinearen Effekt, bei dem ein kleiner Unterschied in der Zusammensetzung der Katalysatoren zu einem größeren Unterschied in der Reaktionsgeschwindigkeit führen kann. Praktisch bedeutet das, dass das Ergebnis nicht immer in einem einfachen Verhältnis zur Ausgangsmischung steht: Bestimmte Kombinationen können die Bildung einer der spiegelbildlichen Formen stärker begünstigen als andere.
Soai entwickelte später eine autokatalytische Reaktion. Bei dieser Art von Prozess hilft das gebildete Produkt dabei, seine eigene Entstehung zu katalysieren, wodurch ein anfänglicher Vorteil verstärkt werden kann. Den Berichten zur Bekanntgabe zufolge beschrieb Soai 1995 einen Aufbau mit autokatalytischem Potenzial und stellte 2003 eine Reaktion vor, bei der eine der spiegelbildlichen Formen in einem erheblich größeren Verhältnis als die andere entstand.
Anwendungen und Grenzen des Wissens
Die Kontrolle darüber, welche Variante entsteht, kann für die Forschung und Herstellung chemischer Produkte nützlich sein, die mit Organismen wechselwirken sollen, darunter pharmazeutische und agrochemische Verbindungen. Auch für Aromen, Duftstoffe und bestimmte Materialien kann sie relevant sein. Die konkrete Bedeutung hängt von der jeweiligen Substanz und ihrem Herstellungsverfahren ab: Der Nobelpreis würdigt Prinzipien und wissenschaftliche Beiträge, garantiert aber für sich genommen weder bestimmte kommerzielle Anwendungen noch therapeutischen Nutzen.
Soais Autokatalyse bietet außerdem ein experimentelles Modell, um zu untersuchen, wie sich eine kleine anfängliche Asymmetrie in bestimmten chemischen Szenarien verstärkt haben könnte. Die untersuchte Reaktion ist jedoch künstlich und bildet den Ursprung des Lebens nicht eigenständig nach. Ihr Wert besteht darin, einen möglichen Verstärkungsmechanismus aufzuzeigen, nicht darin, abschließend zu klären, wie es auf der frühen Erde zur Vorherrschaft bestimmter Molekülformen gegenüber anderen kam.
