Il Nobel per la Chimica premia Henri Kagan e Kenzo Soai per studi sulle reazioni capaci di favorire una delle due forme speculari di una molecola. È un risultato importante per la chimica dei farmaci e per comprendere come la vita abbia finito per usare quasi esclusivamente molecole con una sola “mano”.
Come riferisce Ars Technica, il lavoro dei due ricercatori ha mostrato in laboratorio che anche un vantaggio iniziale minuscolo di una forma molecolare può essere amplificato fino a produrre un forte squilibrio. Non dimostra come sia nata la vita, ma rende più concreta una delle condizioni chimiche che potrebbero averne accompagnato l’origine.
Che cos’è la chiralità e perché conta
La proprietà al centro del premio si chiama chiralità molecolare. Alcune molecole possono esistere in due versioni composte dagli stessi atomi, ma disposte nello spazio come immagini allo specchio non sovrapponibili: un po’ come la mano destra e quella sinistra.
In chimica queste forme vengono indicate con le sigle D e L. Gli amminoacidi, per esempio, possono presentarsi in entrambe le configurazioni. Gli organismi viventi, però, non le impiegano in modo indistinto: molte delle loro reazioni biologiche dipendono da una specifica configurazione.
Il motivo è pratico. Gli enzimi hanno siti di legame con una forma tridimensionale precisa; una molecola speculare può non adattarsi affatto. Un composto quasi identico sulla carta può quindi essere ignorato dall’enzima oppure produrre effetti diversi.
Il problema all’origine della vita
Le comuni reazioni chimiche tendono a produrre una miscela equilibrata, con il 50% circa di ciascuna forma speculare. Da qui nasce una domanda centrale per gli studi sull’origine della vita: come si è passati da una miscela di molecole “destre” e “sinistre” a sistemi biologici che ne privilegiano una?
Prima delle dimostrazioni sperimentali, esistevano varie ipotesi teoriche. Una prevedeva un catalizzatore capace di favorire appena una delle due forme; un’altra immaginava che il prodotto chirale potesse accelerare la produzione di nuove molecole con la stessa configurazione. Un’ulteriore possibilità era ostacolare la formazione della versione speculare.
Il contributo di Henri Kagan
Henri Kagan studiò catalizzatori che erano a loro volta chirali. In una miscela contenente le versioni D e L del catalizzatore, osservò che una delle due poteva essere molto più attiva dell’altra, anche quando entrambe erano presenti in quantità simili.
Se quel catalizzatore veniva impiegato per ottenere un prodotto chirale, la differenza di attività poteva tradursi in un eccesso della stessa forma nel prodotto finale. Entro la metà degli anni Sessanta Kagan aveva individuato tre reazioni in grado di produrre un eccesso di una configurazione chirale.
Le conseguenze non restano confinate alla ricerca di base. La selettività chirale è rilevante nella sintesi farmaceutica, perché molti medicinali interagiscono con proteine e altri bersagli biologici sensibili alla forma tridimensionale delle molecole.
L’autocatalisi osservata da Kenzo Soai
Kenzo Soai si concentrò invece su reazioni nelle quali uno dei prodotti agisce da catalizzatore della reazione stessa. Riuscì a trovare un caso in cui una forma del prodotto favoriva la formazione di ulteriori molecole della medesima chiralità.
Partendo da un lieve eccesso iniziale di una forma, dopo un ciclo l’eccesso nel catalizzatore salì al 55%. Usandolo come catalizzatore in nuovi cicli, dopo diversi passaggi il 90% dei prodotti aveva una sola chiralità.
In condizioni sviluppate in seguito, la reazione non si limitava a favorire la propria configurazione: inibiva anche quella opposta. Ars Technica riporta che un eccesso iniziale di appena lo 0,00005% poteva superare il 99% dopo alcuni cicli.
Non è una ricostruzione diretta della nascita della vita
Questo lavoro non è stato svolto con biomolecole strettamente paragonabili a quelle degli organismi viventi. Perciò non stabilisce che proprio queste reazioni abbiano generato la preferenza chirale della vita terrestre.
Il suo valore è diverso, ma solido: dimostra che processi chimici reali possono trasformare uno squilibrio iniziale quasi impercettibile in una prevalenza molto marcata di una forma molecolare. È un passaggio che rende meno astratte alcune spiegazioni sull’emergere della chimica biologica.
Domande frequenti
Che cosa significa che una molecola è chirale?
Significa che può avere due configurazioni speculari, con gli stessi componenti ma una disposizione tridimensionale differente, come due mani.
Perché la chiralità è importante per i farmaci?
Le proteine con cui interagiscono molti farmaci sono sensibili alla forma della molecola. La configurazione speculare può risultare inattiva oppure avere effetti diversi.
Le reazioni di Soai spiegano l’origine della vita?
No. Mostrano un meccanismo con cui un piccolo squilibrio tra forme chirali può amplificarsi, ma non rappresentano una dimostrazione diretta di come siano nate le prime biomolecole.
Considerazioni finali
Il peso di questi studi sta nell’aver trasformato un problema elegante ma teorico in un comportamento chimico osservabile. Kagan e Soai hanno mostrato che la simmetria non deve restare perfetta: una differenza iniziale può essere selezionata e resa dominante dalla reazione stessa.
È una lezione utile anche fuori dalla ricerca sulle origini della vita, perché lega la chimica fondamentale a un’esigenza concreta della sintesi farmaceutica. Il punto decisivo è documentato dagli esperimenti: la chiralità può essere amplificata fino a prevalere quasi completamente.