Gerade wurde der Nobelpreis für Chemie bekanntgegeben. Ein 95-jähriger Wissenschaftler hat das Rätsel gelöst, warum das Leben nur „eine Hand“ verwendet.

Am 7. Oktober wurde der Chemie-Nobelpreis 2026 bekanntgegeben!

Dieser Preis für Chemie geht an Henri Kagan von der Universität Paris-Süd und Kenso Soai von der Wissenschaftlichen Universität Tokio in Japan, in Anerkennung ihrer Entdeckung der nichtlinearen Effekte und der Autokatalyse in der asymmetrischen organischen Synthese.

Ihre Entdeckung beantwortet ein ultimatives Rätsel, das die Menschheit seit mehr als hundert Jahren beschäftigt: Warum ist das Leben „schief“?

Ihre Forschung betrifft nicht nur den Ursprung des Lebens auf der Erde, sondern hat auch im realen Leben unzählige Menschen gerettet und die moderne pharmazeutische Industrie grundlegend verändert.

Kagan ist dieses Jahr bereits 95 Jahre alt!

Vor 25 Jahren gingen zwei Kollegen, mit denen er gemeinsam den Wolf-Preis erhielt, auf die Bühne der Nobelpreisverleihung, während er selbst unten im Publikum blieb. 25 Jahre später hat er den Nobelpreis endlich nachgeholt!

Kenso Soai wurde 1950 in Hiroshima geboren und war von 2010 bis 2015 fünf Jahre lang Gastprofessor an der Jilin-Universität.

Der chinesischstämmige Chemiker David Liu, der vor der Veranstaltung als Favorit galt, verfehlte den Nobelpreis dieses Mal knapp.

Zufälligerweise wurde der Chemie-Nobelpreis vor zwei Jahren gerade an AlphaFold vergeben. Bis heute verwechselt AlphaFold 3 jedoch immer noch die linke und rechte Hand von Molekülen!

Der Streich des Schöpfers – die tödlichen „Zwillinge“

Um den diesjährigen Chemie-Nobelpreis zu verstehen, müssen wir das Konzept der „Chiralität“ begreifen.

Linke und rechte Hand sehen identisch aus, aber egal wie man sie dreht, man kann sie nie zur Deckung bringen. In der chemischen Welt wird dieses Phänomen als „Chiralität“ bezeichnet.

Viele chemische Moleküle verhalten sich genau wie Hände: Sie existieren in zwei spiegelbildlichen Varianten – den „Enantiomeren“, die als „linkshändige Moleküle“ und „rechtshändige Moleküle“ bezeichnet werden.

Das Problem ist jedoch, dass das „Schloss des Lebenscodes“ die „Handausrichtung“ erkennt.

Wenn Sie einen „linkshändigen Schlüssel“ und einen „rechtshändigen Schlüssel“ herstellen, lässt sich das Schloss des Kunden nur mit einem der beiden öffnen. Wenn Sie den anderen gewaltsam hineinstecken, lässt es sich nicht nur nicht öffnen, sondern das Schloss kann auch vollständig zerstört werden.

In der pharmazeutischen Industrie war dies einst ein Albtraum.

In den 1960er Jahren war ein Schlafmittel namens „Contergan“ (Thalidomid) weltweit beliebt und wurde insbesondere zur Linderung von Morgenübelkeit bei Schwangeren eingesetzt. Doch die Tragödie nahm ihren Lauf: Tausende von Babys mit schweren angeborenen Fehlbildungen wie der Phokomelie wurden weltweit geboren.

Warum ist das passiert?

Die Wissenschaftler stellten später entsetzt fest, dass Thalidomid ein „chirales Medikament“ ist. Sein rechtshändiges Molekül ist ein Engel, der beruhigend und schlaffördernd wirkt; sein linkshändiges Molekül hingegen ist ein Dämon, der Fehlbildungen bei Föten verursacht. Damals konnte die pharmazeutische Technik diese beiden Moleküle nicht trennen, sodass die Tabletten, die die Schwangeren einnahmen, zur Hälfte aus dem Engel und zur Hälfte aus dem Dämon bestanden.

Diese als „Contergan-Katastrophe“ bekannte Tragödie zeigte der Menschheit, wie wichtig die Kontrolle der Chiralität von Molekülen ist. Die Chemiker fassten einen festen Entschluss: Wir müssen ein Verfahren finden, um in Reagenzgläsern rechtshändige oder linkshändige Moleküle herzustellen!

Aber das ist leichter gesagt als getan?

Die Schiefe der Natur: Die 50:50-Verteilung im Reagenzglas

Als die Chemiker versuchten, chirale Moleküle im Labor herzustellen, stellten sie verzweifelt fest: Ohne Einwirkung einer äußeren chiralen Kraft verläuft die chemische Reaktion immer absolut fair – die erzeugten linkshändigen und rechtshändigen Moleküle liegen immer im Verhältnis 50:50 vor. In der Chemie wird dies als „Racemat“ bezeichnet.

Aber in der Natur ist das nicht der Fall.

Alle Lebewesen auf der Erde sind extrem reine „einhändige“ Organismen. Alle Aminosäuren, aus denen die Proteine unseres Körpers bestehen, sind ausnahmslos linkshändig (L-Form); alle Zuckermoleküle, aus denen das Gerüst unserer DNA und RNA besteht, sind ausnahmslos rechtshändig (D-Form).

Warum? Warum mischt sich nicht auch nur eine einzige rechtshändige Aminosäure in unseren Körper?

Wenn die zufällige Synthese im Labor immer ein 50:50-Verhältnis ergibt, wie haben dann die ersten Moleküle des Lebens in der Ursuppe der Erde vor Milliarden von Jahren dieses Gleichgewicht gebrochen und die heutige 100% reine einhändige Welt geschaffen?

Dieses Problem wird als „Rätsel der biologischen Homochiralität“ bezeichnet.

1953 „spottete“ der theoretische Physiker Sir Charles Frank von der Universität Bristol in einem mathematischen Aufsatz über die Chemiker.

Er stellte die These auf, dass das Leben einen äußerst speziellen chemischen Prozess durchlaufen haben muss. Um den Übergang von 50:50 zu 100% Einhändigkeit zu erreichen, müssen drei strenge Bedingungen gleichzeitig erfüllt sein:

1. Autokatalyse: Das Produkt muss seine eigene Bildung katalysieren können (sich selbst erzeugen).

2. Asymmetrische Reaktion: Die Reaktion muss zu einer Seite hin tendieren.

3. Gegenseitige Hemmung (gegenseitige Beeinträchtigung): Wenn linkshändige und rechtshändige Moleküle aufeinandertreffen, müssen sie sich gegenseitig aufheben oder das Wachstum des anderen hemmen.

Franks mathematisches Modell war fehlerfrei, und am Ende seines Aufsatzes schrieb er kühl: „Es ist vielleicht nicht unmöglich, dies im Labor nachzuweisen.“

Das war geradezu die ultimative Provokation eines Physikers gegenüber den Chemikern.

In den folgenden Jahrzehnten wurde dieses Modell zu einem „unlösbaren Rätsel“, das über allen Chemikern schwebte. Wie kann man diesen Zauber in einem echten Becherglas mit echten Molekülen nachbilden?

Bis die beiden diesjährigen Nobelpreisträger auf die Bühne traten.

Kagans „kontraintuitiver“ Durchbruch – der nichtlineare Effekt

In den 1980er Jahren kam Henri B. Kagan von der Universität Paris-Süd auf eine Frage.

Damals hatten die Chemiker zur Herstellung reiner einhändiger Medikamente bereits die Technik der „asymmetrischen Katalyse“ erfunden: Man verwendet einen bereits chiralen Katalysator, um die Reaktion zur Bildung eines Produkts mit bestimmter Chiralität zu lenken.

Damals gab es in der Chemie eine tief verwurzelte „Selbstverständlichkeit“: Die Reinheit des Katalysators bestimmt die Reinheit des Produkts. Das ist eine gerade Linie.

Wenn der von Ihnen verwendete Katalysator zu 80% linkshändig und zu 20% rechtshändig ist, muss das erzeugte Produkt auch zu 80% linkshändig und zu 20% rechtshändig sein. Das klingt sehr vernünftig, nicht wahr?

Aber Kagan war ein Mensch, der bis zum Grund nachfragte. Er begann zu überlegen: Was ist, wenn der Katalysator nicht alleine arbeitet, sondern in Gruppen auftritt?

Viele Metallkatalysatoren ziehen bei der Reaktion zwei chirale Moleküle gleichzeitig an das zentrale Metallion. Kagan führte eine Überlegung durch: Wenn wir in einem Becherglas linkshändige und rechtshändige Katalysatormoleküle mischen, verbinden sie sich paarweise und es entstehen drei Kombinationen:

• Links-Links-Kombination (rein linkshändige Gruppe)
• Rechts-Rechts-Kombination (rein rechtshändige Gruppe)
• Links-Rechts-Kombination (gemischte Gruppe)

Das Wunder verbirgt sich in dieser „gemischten Gruppe“.

Durch präzise Experimente und Berechnungen stellte Kagan fest, dass die Katalysatoren der „Links-Links“- und „Rechts-Rechts“-Kombination extrem effizient arbeiten; aber die „gemischte Gruppe“ aus einem linken und einem rechten Molekül ist extrem faul und arbeitet sogar überhaupt nicht!

Das führt zu einem erstaunlichen Ergebnis: dem nichtlinearen Effekt (NLE).

Angenommen, in dem von Ihnen verwendeten Katalysator machen die linkshändigen Moleküle 75% und die rechtshändigen 25% aus.

Nach dem Wahrscheinlichkeitsprinzip verbraucht die „gemischte“ Links-Rechts-Kombination einen großen Teil der in der Minderheit befindlichen rechtshändigen Moleküle. Dadurch bestehen fast alle verbleibenden, wirklich wirksamen Katalysatoren aus der „Links-Links“-Kombination!

Das Ergebnis ist: Mit einem linkshändigen Katalysator von nur 75% Reinheit erhalten Sie auf wundersame Weise ein linkshändiges Produkt mit 90% oder sogar noch höherer Reinheit!

In der offiziellen Illustration des Nobelpreises wird die Verteilung umgekehrt berechnet: Wenn die Rechtshändigen 75% und die Linkshändigen 25% ausmachen, entfallen nach der zufälligen Paarung 56% auf „Rechts-Rechts“, nur 6% auf „Links-Links“ und die restlichen 38% auf die gemischte Links-Rechts-Kombination.

Der gemischte Teil stellt die Arbeit fast ein, sodass der Anteil, der die Reaktion tatsächlich antreibt, zu 90% aus Rechtshändigen und zu 10% aus Linkshändigen besteht!

Kagans Überlegung: Die gemischten Links-Rechts-Katalysatoren arbeiten fast nicht, sodass die rechtshändige Variante die Oberhand gewinnt

1986 veröffentlichte Kagan offiziell diese die Chemie-Welt erschütternde Entdeckung.

In diesem Jahr berichtete Kagan auf einmal über drei asymmetrische Reaktionen, bei denen die Reinheit von Produkt und Katalysator überhaupt nicht proportional zueinander war.

Bei einer der asymmetrischen Epoxidierungsreaktionen war die Reinheit des Produkts sogar höher als die des Katalysators selbst! Das wissenschaftliche Hintergrundmaterial des Nobelpreiskomitees gibt an, dass dies damals „undenkbar“ war.

Die Absicht, den Katalysator absichtlich „unrein“ zu machen, damit das Produkt reiner wird, kam Kagan bereits Ende der 1960er Jahre in den Sinn.

Er widerlegte die lineare Annahme der Chemie über die Übertragung von Reinheit.