ノーベル化学賞に理科大の硤合憲三氏ら— 分子の左右をそろえる仕組みに光
生命は、なぜ「片方の手」を使うのか
私たちの体をつくる分子には、右手と左手のような「左右」があります。ところが生命は、その両方を同じように使うわけではありません。なぜ、一方の形にそろっているのでしょうか。
この不思議に迫る研究が、今年のノーベル化学賞に選ばれました。スウェーデン王立科学アカデミーは10月7日、フランスのアンリ・Ｂ・カガン氏と、東京理科大学名誉教授の硤合憲三（そあい・けんそう）氏に授与すると発表しました。受賞理由は「不斉有機合成における非線形効果と自己触媒作用の発見」です。
難しい言葉ですが、研究の核心は、「分子の左右のわずかな差が、化学反応を通じて大きくなる仕組み」にあります。生命をつくる分子の「左右」が、なぜ一方にそろうのか。その謎に迫る研究です。薬や新しい材料をつくる化学の発展にも、寄与する可能性があります。
WebマガジンGreenPost編集部
まず、自分の両手を見てください。
右手と左手はそっくりですが、両方の手のひらを同じ方向に向けて重ねても、親指の位置が合いません。右手用の手袋を左手にはめると、うまく収まらないのもそのためです。
分子にも、同じ原子でできているのに、立体的な並び方が鏡写しになった二つの形があります。この性質を「キラリティー」と呼びます。分子は平らな図ではなく、立体的な形を持っているのです。
私たちのタンパク質をつくるアミノ酸は、左右の区別がないグリシンを除き、基本的に「L型」という一方の型にそろっています。こうした左右の統一が「ホモキラリティー」と呼ばれる性質です。
なぜ、生命の材料は片方にそろったのでしょうか。左右を区別する条件がなければ、多くの合成反応では二つの形が同じ割合でできます。生命の分子に見られる偏りがどう生まれたのかは、長年の謎でした。
左右の偏りが、できあがる分子へ単純な割合で伝わるとは限らない。そして、自己触媒の発見！
カガン氏らは1986年、反応を助ける「触媒」の左右の偏りが、できあがる分子へ単純な割合で伝わるとは限らないことを示しました。触媒の偏りを上回るほど、生成物の偏りが大きくなる場合があったのです。これが「非線形効果」の重要な発見です。
硤合氏らは、さらに驚く仕組みを見いだしました。できあがった分子が、自分と同じ形の分子をつくる反応を助けるのです。これを「自己触媒」と呼びます。しかも、その過程で左右の偏りも大きくなります。
たとえば、右型と左型がほぼ同数で、右型がほんの少し多い状態から出発したとします。硤合反応では、その小さな優位が反応を通じて増幅され、右型が圧倒的に多い状態へ近づいていきます。左型が優勢なら、逆方向の増幅も起こります。分子が意思を持って選ぶのではなく、反応の仕組みが差を育てるのです。
1995年に『Nature』で発表された研究は、こうした増幅が実際の化学反応で起こることを示しました。その後の研究では、ごく小さな初期の偏りから、ほぼ一方の型にそろった生成物を得られることも確認されました。
この成果は薬づくりにも関わります
体内の分子も立体的な形を持つため、薬の左右の形が違うと、相手への結びつき方や作用が変わる場合があります。手袋と手の関係のように、形が合うかどうかが働きを左右するのです。必要な型を選んでつくる化学は、医薬品の開発を支える重要な基礎です。
ただし、今回の研究で「生命の起源がすべて解明された」わけではありません。原始地球で同じ反応が起きたと証明されたわけでもありません。明らかになったのは、小さな左右の差から、一方にそろった分子の集まりへ進む化学的な道筋が、実際に存在することです。日本学士院も、硤合氏の研究をホモキラリティーの起源解明への「重要な一歩」と評価しています。
生命の材料がそろう前に、ほんのわずかな違いがあった。その違いが、繰り返す反応の中で大きくなったのかもしれません。今回の受賞は、私たちの体の中にある「左右」の不思議を、生命誕生の問いへつなぐ研究に光を当てています。
では、この研究は今後、何につながるのでしょうか。
この研究は、まず、生命が生まれる前の地球で、分子の左右がそろう過程を調べる手がかりになります。硤合氏らはすでに、水晶などの結晶や、特殊な光である「円偏光」をきっかけに、分子の左右の偏りを生み、それを増幅する実験を行っています。今後の課題は、こうした仕組みが原始地球にあり得た環境で働くのか、アミノ酸や糖など生命の材料につながる反応でも起こるのかを確かめることです。「最初の小さな差」と「生命に見られる大きな偏り」を結ぶ研究が、より具体的になります。
薬や新しい材料をつくる化学にも、発展の余地があります。どの条件で左右の偏りが大きくなるのかを理解できれば、必要な型を選んでつくる触媒や反応を設計する手がかりが増えます。将来的には、不要な型を分ける手間や原料の無駄を減らせる反応の開発も期待されます。ただし、硤合反応をそのまま薬の工場に持ち込めるという意味ではなく、その原理を別の反応へどう生かすかが研究課題です。
さらに、できあがった分子が次の反応を助ける仕組みは、「化学反応の集まりが、どう自己増殖するようになるのか」を考える実験の足場にもなります。硤合反応自体に遺伝や進化の能力があるわけではありませんが、左右の統一と自己増殖という生命に関わる二つの性質を、化学の言葉で調べられるのです。
生命の材料がそろう前に、ほんのわずかな違いがあった。その違いが、繰り返す反応の中で大きくなったのかもしれません。今回の受賞が照らすのは、過去の謎だけではありません。生命の始まりを実験で探り、必要な分子をより巧みに生み出す、これからの化学への道でもあります。
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コメント-
2026年ノーベル化学賞に硤合憲三氏とカガン氏。生命の分子の「左右」が一方にそろうホモキラリティーと、小さな偏りを増幅する硤合反応、、、。なんとも難解な話で、報道の内容を何回も読みなおしました。
そこで、やさしく解説する内容をまとめました。
しかし、結局この内容も何度も読み直さねばならない内容でした。生命の起源や、今後の薬づくりへの貢献も期待される研究ということです。
興味があるので、さらに内容の理解に努めたいと思います。(2t)
