از کنترل نورونی با نور تا کشف نوترینوهای کیهانی؛ برندگان نوبل ۲۰۲۶

به گزارش مجله خبری نگار/ایسکانیوز، هوش مصنوعی در سال ۲۰۲۴ به یکی از موضوعات برجسته جوایز نوبل تبدیل شد؛ زمانی که جایزه فیزیک به جان هاپفیلد و جفری هینتون برای کشفیات و اختراعات بنیادین در زمینه یادگیری ماشین با شبکه‌های عصبی مصنوعی رسید و نوبل شیمی نیز به پژوهش‌هایی اختصاص یافت که از هوش مصنوعی برای پیش‌بینی ساختار پروتئین‌ها و طراحی پروتئین‌های جدید بهره می‌بردند.

با این حال، برندگان نوبل ۲۰۲۶ در سه حوزه پزشکی، فیزیک و شیمی برای دستاورد‌هایی متفاوت انتخاب شدند: کشف سازوکار‌هایی برای کنترل فعالیت سلول‌های عصبی با نور، توسعه رصدخانه‌ای برای آشکارسازی نوترینو‌های پرانرژی با منشأ کیهانی و ارائه راهی برای توضیح چگونگی غلبه یکی از دو شکل آینه‌ای مولکول‌ها. در شرح دستاورد‌های برگزیده امسال، هوش مصنوعی نقشی محوری ندارد؛ موضوعی که بار دیگر تنوع مسیر‌های پژوهش بنیادی و اهمیت کشفیات تجربی و نظری را در پیشرفت علم برجسته می‌کند.

در ادامه، برندگان نوبل پزشکی، فیزیک و شیمی ۲۰۲۶ و دستاورد‌هایی را مرور می‌کنیم که زمینه‌ساز دریافت این جایزه معتبر علمی شدند:

نوبل پزشکی ۲۰۲۶؛ کنترل سلول‌های عصبی با نور

مجمع نوبل مؤسسه کارولینسکا در سوئد اعلام کرد دایسروث ۵۴ ساله، هگمان ۷۱ ساله و ناگل ۷۳ ساله به دلیل «کشفیات مربوط به کانال‌های یونی حساس به نور و اپتوژنتیک» برای دریافت این جایزه انتخاب شده‌اند. ارزش جایزه ۱۲ میلیون کرون سوئد، معادل حدود ½ میلیون دلار است که میان سه برنده تقسیم می‌شود.

توماس پرلمان، دبیرکل مجمع نوبل در مؤسسه کارولینسکا، درباره اهمیت این روش گفت اپتوژنتیک امکان روشن یا خاموش کردن فعالیت سلول‌های عصبی منفرد را در مغز زنده فراهم می‌کند.

آنا وِدِل، استاد ژنتیک و عضو کمیته نوبل پزشکی و فیزیولوژی، نیز معتقد است این فناوری عصر تازه‌ای را در علوم اعصاب آغاز کرده است؛ هرچند به گفته او، این دستاورد تنها نقطه شروع به شمار می‌رود. او توضیح داد که برای نخستین بار می‌توان درک این موضوع را آغاز کرد که مغز چگونه اطلاعات را پردازش می‌کند و نورون‌های مختلف در بخش‌های گوناگون مغز چگونه با یکدیگر تعامل دارند.

دایسروث پس از اعلام برنده شدنش گفت تماس از استکهلم در ساعات اولیه صبح با او برقرار شده بود. او که به گفته خودش شب‌زنده‌دار است، هنوز نخوابیده بود و گفت تصور نمی‌کند تا مدتی بتواند بخوابد. هگمان نیز توضیح داد هنگامی که تماسی از شماره‌ای در سوئد دریافت کرد، احساساتش بر او غلبه کرد و باورش نمی‌شد چنین خبری را شنیده باشد. ناگل هنگام دریافت تماس روی تراس خانه‌ای در روستایی کوچک و زیبا در نزدیکی ناپل نشسته بود. او گفت انتظار نداشته روزی این جایزه را دریافت کند، هرچند بعضی افراد همیشه به او می‌گفتند چنین اتفاقی خواهد افتاد.

کشفی که با مطالعه جلبک‌ها آغاز شد

مسیر دستیابی به اپتوژنتیک از پرسشی آغاز شد که دایسروث در دوران آموزش برای تبدیل شدن به جراح مغز و اعصاب با آن روبه‌رو شد. او در یک درمانگاه روان‌پزشکی با بیمارانی مواجه شد که نمی‌توانست به آنها کمک کند. مشاهده رنج این بیماران، در شرایطی که ابزار درمانی مناسبی در اختیار نداشت، او را به این پرسش رساند که چرا مغز افراد مختلف تا این اندازه متفاوت عمل می‌کند.

پاسخ این پرسش از مسیری غیرمنتظره به دست آمد؛ از پژوهش درباره یک جلبک و همکاری دو دانشمند آلمانی که آنها نیز در پی کشف ناشناخته‌ها بودند.

هگمان در اوایل دهه ۱۹۹۰ بررسی این موضوع را آغاز کرد که جلبک «کلامیدوموناس» چگونه می‌تواند در مدت نیم میلی‌ثانیه به نور واکنش نشان دهد. او این فرضیه را مطرح کرد که یک پروتئین واحد هم نور را دریافت می‌کند و هم به‌عنوان کانال یونی عمل می‌کند. سپس با ناگل تماس گرفت و از او خواست این فرضیه را آزمایش کند.

ناگل این پیشنهاد را فرصتی برای انجام کاری تازه و هیجان‌انگیز دانست. او ژن‌های جلبک کلامیدوموناس را به تخمک‌های قورباغه تزریق کرد و در جریان این آزمایش‌ها، کانال‌رودوپسین-۲، یک کانال یونی حساس به نور، شناسایی شد.

در سال ۲۰۰۳، ناگل و هگمان یافته‌های خود را منتشر کردند و نشان دادند که می‌توان این پروتئین را وارد سلول‌های انسانی کرد تا با استفاده از نور، تکانه‌های الکتریکی ایجاد شود. دایسروث در سال ۲۰۰۵ این روش را روی سلول‌های عصبی موش به کار گرفت و در سال ۲۰۰۶ اصطلاح اپتوژنتیک برای این فناوری انتخاب شد.

پژوهشگران در مراحل اولیه توسعه این روش با امکانات محدودی کار می‌کردند. یکی از دانشمندانی که در سال ۲۰۰۷ در مؤسسه ماکس پلانک با هگمان همکاری داشت، به یاد می‌آورد که آنها فیبر‌های نوری بازیابی‌شده از تزئینات کریسمس را به میکروسکوپ‌ها متصل می‌کردند. دیما کوزمین، شیمیدان عصبی آن زمان، گفت پژوهشگران هنوز دقیقاً نمی‌دانستند روش چگونه کار می‌کند و ابزار چندانی هم در اختیار نداشتند، اما آزمایش‌ها بسیار هیجان‌انگیز بودند.

از شناخت بیماری‌های مغزی تا تلاش برای بازگرداندن بینایی

اپتوژنتیک اکنون به پژوهشگران کمک می‌کند اختلالات مغزی را بهتر بررسی کنند. دانشمندان از مدل‌های حیوانی برای مطالعه بیماری‌هایی مانند اسکیزوفرنی، آلزایمر، پارکینسون، صرع و اعتیاد استفاده می‌کنند؛ بیماری‌هایی که میلیون‌ها نفر را در سراسر جهان تحت تأثیر قرار داده‌اند و گزینه‌های درمانی محدودی برای آنها وجود دارد.

دایسروث با استفاده از اپتوژنتیک و فعال کردن سلول‌های عصبی مشخص در قشر حرکتی مغز، توانست حرکات سبیل‌های موش را کنترل کند. او همچنین با استفاده از نور، موش‌های خوابیده را بیدار کرد و نشان داد که گروه مشخصی از سلول‌های عصبی در کنترل بیداری نقش دارند.

وِدِل توضیح داد که برای بیماری‌هایی مانند زوال عقل، صرع و اعتیاد، مدل‌های موشی وجود دارد. شناخت سلول‌هایی که در این بیماری‌ها در مغز موش فعال می‌شوند، می‌تواند به پژوهشگران کمک کند مشخص کنند در مغز انسان باید به دنبال چه نشانه‌هایی باشند.

یکی دیگر از کاربرد‌های مورد بررسی، تلاش برای بازگرداندن بینایی افرادی است که به دلیل بیماری پیشرونده چشمی «رتینیت پیگمنتوزا» نابینا شده‌اند. در این رویکرد، پروتئینی حساس به نور وارد شبکیه چشم می‌شود تا سلول‌ها بتوانند در برابر نور واکنش نشان دهند.

پژوهشگران همچنین امیدوارند اپتوژنتیک بتواند کاشت حلزون گوش را بهبود دهد و در مقایسه با دستگاه‌های الکتریکی کنونی، امکان تحریک دقیق‌تر عصب شنوایی را فراهم کند.

نوبل فیزیک ۲۰۲۶؛ آشکارسازی نوترینو‌های کیهانی

فرانسیس هالزن، فیزیک‌دان بلژیکی‌تبار و پژوهشگر دانشگاه ویسکانسین-مدیسن آمریکا، روز ۶ اکتبر جایزه نوبل فیزیک ۲۰۲۶ را برای مشارکت‌های تعیین‌کننده در رصدخانه نوترینوی آیس‌کیوب (IceCube Neutrino Observatory) و کشف نوترینو‌های پرانرژی با منشأ اخترفیزیکی دریافت کرد. این نخستین بار از سال ۱۹۹۲ بود که جایزه نوبل فیزیک تنها به یک نفر تعلق می‌گرفت.

هالزن پس از اعلام جایزه گفت از این خبر غافلگیر شده و انتظار دریافت آن را نداشته است. او تأکید کرد این جایزه بازتاب تلاش افرادی است که با وجود تردید‌های اولیه و نبود حمایت گسترده در میان فیزیک‌دانان، به پروژه پیوستند و برای تحقق آن تلاش کردند.

مهم‌ترین دستاورد هالزن، پیشبرد ایده ساخت رصدخانه‌ای عظیم در قطب جنوب بود؛ تأسیساتی که برای شناسایی نوترینو‌های پرانرژی طراحی شد و به شکل‌گیری حوزه‌های اخترشناسی نوترینویی و اخترشناسی چندپیام‌رسانی کمک کرد. این حوزه‌ها به دانشمندان امکان می‌دهند با بررسی پیام‌رسان‌های مختلف کیهانی، از جمله ذرات و تابش‌های حاصل از رویداد‌های پرانرژی، پدیده‌های دوردست جهان را مطالعه کنند.

نوترینوها؛ ذراتی فراوان، اما دشوار برای آشکارسازی

نوترینو‌ها پس از فوتون‌ها از فراوان‌ترین ذرات جهان به شمار می‌روند. در هر ثانیه بیش از یک میلیارد نوترینو از بدن انسان عبور می‌کند، اما این ذرات به‌ندرت با ماده برهم‌کنش دارند و به همین دلیل شناسایی آنها بسیار دشوار است. نوترینو‌های پرانرژی حتی نادرترند.

این ذرات که گاهی «ذرات شبح‌وار» نامیده می‌شوند، تقریباً بدون برخورد از میان ماده عبور می‌کنند. همین ویژگی به پژوهشگران امکان می‌دهد مسیر حرکت آنها را تا منشأ کیهانی‌شان دنبال کنند و برخی از پرانرژی‌ترین پدیده‌های اخترفیزیکی را بررسی کنند.

رصدخانه آیس‌کیوب برای مطالعه نوترینو‌هایی طراحی شد که از محیط‌های بسیار پرانرژی جهان، مانند ابرنواختر‌ها و فوران‌های پرتو گاما، سرچشمه می‌گیرند. از آنجا که میدان‌های مغناطیسی بر مسیر نوترینو‌ها تأثیر نمی‌گذارند و این ذرات به‌ندرت با ماده برخورد می‌کنند، می‌توانند اطلاعاتی درباره منشأ خود در اختیار دانشمندان بگذارند که از طریق بسیاری از روش‌های دیگر رصدی به دست نمی‌آید.

رصدخانه‌ای در اعماق یخ‌های قطب جنوب

هالزن در دهه ۱۹۸۰ ایده استفاده از رشته‌هایی از حسگر‌ها را مطرح کرد که درون حفره‌های حفرشده در یخ شفاف قطب جنوب قرار می‌گرفتند. هدف این بود که تجهیزات بتوانند درخشش‌های بسیار کم‌نور ناشی از برخورد نادر نوترینو‌ها با اتم‌ها را ثبت کنند.

او پیشنهاد کرد مجموعه‌ای از آشکارساز‌ها در حجم بزرگی از یخ نصب شود تا احتمال ثبت نوترینو‌ها افزایش یابد و دانشمندان بتوانند با بررسی جهت حرکت آنها، منشأشان را در کیهان مشخص کنند. این محیط دورافتاده همچنین از بسیاری از منابع ایجاد اختلال در اندازه‌گیری‌ها فاصله دارد.

ساخت آیس‌کیوب در سال ۲۰۰۴ در ایستگاه قطب جنوب آمونسن-اسکات بنیاد ملی علوم آمریکا (NSF) آغاز شد و برنامه قطب جنوب ایالات متحده از آن پشتیبانی کرد. رصدخانه در سال ۲۰۱۱ فعالیت خود را آغاز کرد.

این تأسیسات از هزاران آشکارساز دیجیتال تشکیل شده است که در عمق بیش از دو کیلومتری یخ شفاف قطب جنوب قرار دارند. بر اساس گزارش نشریه نیچر، آیس‌کیوب با ۵ هزار و ۱۶۰ حسگر و هزینه‌ای حدود ۲۷۱ میلیون دلار در سال ۲۰۱۰ تکمیل شد و بخش عمده بودجه آن را بنیاد ملی علوم آمریکا تأمین کرد. اکنون حدود ۴۵۰ پژوهشگر در این همکاری علمی مشارکت دارند.

هالزن که پژوهشگر اصلی پروژه است، پیش‌تر گفته بود پس از سال‌ها توسعه و ساخت، هیچ تضمینی وجود نداشت که رصدخانه واقعاً بتواند چیزی را آشکارسازی کند. بسیاری تصور می‌کردند این پروژه موفق نخواهد شد؛ بااین‌حال، تنها دو سال پس از آغاز فعالیت رصدخانه، نوترینو‌های پرانرژی خارج از کهکشان راه شیری شناسایی شدند.

از نخستین نوترینو‌های پرانرژی تا ردیابی منشأ کیهانی

همکاری آیس‌کیوب در سال ۲۰۱۳ از کشف جمعیتی از نوترینو‌ها خبر داد که انرژی آنها به‌اندازه‌ای بالا بود که نمی‌توانست در هیچ نقطه‌ای از منظومه شمسی تولید شده باشد. این یافته به تثبیت اخترشناسی نوترینویی به‌عنوان حوزه‌ای مستقل کمک کرد.

بنیاد ملی علوم آمریکا نیز اعلام کرد یافته‌های منتشرشده در سال ۲۰۱۳ نشان دادند آیس‌کیوب توانسته است پرانرژی‌ترین نوترینو‌های مشاهده‌شده تا آن زمان را شناسایی کند؛ انرژی این ذرات بیش از یک میلیون برابر نوترینو‌هایی بود که پیش‌تر شناسایی شده بودند. این کشف نخستین شواهد را فراهم کرد که نوترینو‌ها ممکن است به‌طور منظم از منابع پرانرژی و دوردست خارج از منظومه شمسی به زمین برسند.

در سال‌های ۲۰۱۳ و ۲۰۱۴، آیس‌کیوب سه نوترینو با انرژی بسیار بیشتر از نمونه‌های شناخته‌شده قبلی کشف کرد. این ذرات با نام‌های «برت»، «ارنی» و «بیگ‌برد» شناخته شدند و انرژی آنها در محدوده پتاالکترون‌ولت، معادل یک کوادریلیون الکترون‌ولت، قرار داشت؛ سطحی از انرژی که هزاران برابر بیشتر از انرژی ذرات تولیدشده در پیشرفته‌ترین برخورددهنده‌های ذرات روی زمین است.

سه سال بعد، همکاری آیس‌کیوب به کشفی رسید که مدت‌ها انتظارش را می‌کشید: شناسایی نوترینویی پرانرژی که دانشمندان توانستند منشأ آن را ردیابی کنند. این ذره از کهکشانی دوردست به نام «تی‌ایکس‌اس ۰۵۰۶+۰۵۶» (TXS ۰۵۰۶+۰۵۶) آمده بود که به رویداد تگزاس نیز شهرت یافت.

نقش زیرساخت‌های محاسباتی در تحلیل داده‌ها

حجم بالای داده‌های تولیدشده توسط آیس‌کیوب به امکانات محاسباتی قدرتمندی برای پردازش و تحلیل نیاز دارد. بر اساس گزارش بنیاد ملی علوم آمریکا، پژوهشگران از زیرساخت‌های محاسباتی پیشرفته این بنیاد برای پردازش داده‌های رصدخانه و اجرای شبیه‌سازی‌هایی استفاده کردند که تفسیر دقیق‌تر اندازه‌گیری‌ها را امکان‌پذیر می‌کردند.

بنیاد ملی علوم آمریکا طی بیش از دو دهه در طراحی، ساخت و بهره‌برداری از آیس‌کیوب سرمایه‌گذاری کرده است. این سرمایه‌گذاری به پژوهشگران اجازه داده است نوترینو‌های اخترفیزیکی را شناسایی کنند و درباره منشأ آنها اطلاعات بیشتری به دست آورند.

برایان استون، که وظایف مدیر بنیاد ملی علوم آمریکا را بر عهده دارد، گفت پژوهش بنیادی به تلاش و پشتکار خارق‌العاده مهندسان، سازندگان تجهیزات و گروه‌های میدانی نیاز دارد؛ افرادی که رصدخانه‌ای عظیم را در عمق حدود یک مایلی زیر یخ‌های قطب جنوب ساخته‌اند و همچنان به بهره‌برداری از آن ادامه می‌دهند. او تأکید کرد این بنیاد به حمایت از همکاری آیس‌کیوب و افرادی که در برنامه قطب جنوب آمریکا به تحقق این پروژه کمک کردند، افتخار می‌کند.

نوبل شیمی ۲۰۲۶؛ حل معمای مولکول‌های تصویر آینه‌ای

هنری کاگان، شیمی‌دان فرانسوی، و کنسو سوآی، شیمی‌دان ژاپنی، روز ۷ اکتبر جایزه نوبل شیمی ۲۰۲۶ را برای حل معمای دیرینه چگونگی پیدایش و غلبه یکی از دو شکل آینه‌ای مولکول‌ها دریافت کردند. این کشف برای درک برخی فرایند‌های طبیعی و همچنین طراحی واکنش‌های شیمیایی مورد استفاده در تولید دارو اهمیت دارد. کاگان ۹۵ ساله و سوآی ۷۶ ساله است.

سوآی پس از دریافت خبر برنده شدن گفت: این هیجان‌انگیزترین روز زندگی من است. بسیار خوشحالم که این جایزه را با پروفسور هنری کاگان شریک می‌شوم. او توضیح داد هنگام دریافت تماس برای خرید مواد غذایی بیرون از خانه بود.

خبرنگاران نتوانستند با کاگان تماس بگیرند، اما دخترش، ورونیک لو دونف، گفت از این اتفاق بسیار خوشحال است و تأکید کرد خلاقیت و اصالت پژوهش‌های پدرش مسیر‌های تازه‌ای را برای تحقیق گشوده است. امانوئل مکرون، رئیس‌جمهور فرانسه، نیز به برندگان تبریک گفت و این جایزه را افتخاری بزرگ برای کشورش دانست. سانائه تاکایچی، نخست‌وزیر ژاپن، در تماس تلفنی به سوآی گفت که به‌عنوان یک ژاپنی به او افتخار می‌کند.

کاگان مدت‌ها یکی از چهره‌های تأثیرگذار این حوزه شناخته می‌شد. در سال ۲۰۰۱، زمانی که جایزه نوبل شیمی به سه دانشمند دیگر برای پژوهش در همین زمینه تعلق گرفت، وزیر وقت پژوهش فرانسه به بنیاد نوبل اعتراض کرد که چرا کاگان انتخاب نشده است.

چرا مولکول‌ها دو شکل آینه‌ای دارند؟

بسیاری از مولکول‌های ضروری برای حیات می‌توانند در دو شکل وجود داشته باشند که تصویر آینه‌ای یکدیگرند؛ درست مانند دست چپ و دست راست. این ویژگی «کایرالی» نامیده می‌شود و دو شکل آینه‌ای یک مولکول را «انانتیومر» می‌نامند.

با وجود آنکه این مولکول‌ها می‌توانند در هر دو شکل وجود داشته باشند، موجودات زنده معمولاً از یکی از آنها استفاده می‌کنند. این پدیده «هم‌کایرالی» (Homochirality) نام دارد و بیش از یک قرن است که ذهن شیمی‌دانان را به خود مشغول کرده است.

برای مثال، ساختار دی‌ان‌ای راست‌گرد است، درحالی‌که اسید‌های آمینه مورد استفاده در بدن انسان چپ‌گرد هستند. پرسش اصلی این است که چرا حیات به‌جای استفاده از ترکیبی برابر از دو شکل آینه‌ای، به‌طور غالب یک شکل را انتخاب کرده است.

این مسئله در آزمایشگاه نیز اهمیت دارد. هنگامی که شیمی‌دانان واکنش‌هایی را برای تولید مولکول‌های کایرال انجام می‌دادند، معمولاً مخلوطی از هر دو شکل به دست می‌آمد. بنابراین، دستیابی به روشی که بتواند به‌طور انتخابی تنها یکی از این دو شکل را تولید کند، به یکی از مسائل مهم شیمی تبدیل شد.

اهمیت این موضوع تنها نظری نیست. دو شکل آینه‌ای یک مولکول ممکن است اثر‌های متفاوتی در بدن داشته باشند. پیتر سومفای، عضو کمیته نوبل شیمی، توضیح داد که شکل چپ‌دست یک دارو ممکن است اثری داشته باشد و شکل راست‌دست آن اثری دیگر؛ به همین دلیل، شیمی‌دانان به روش‌هایی نیاز دارند که بتوانند شکل مورد نظر را به‌طور انتخابی تولید کنند.

از آزمایش‌های کاگان تا واکنش خودکاتالیزی سوآی

نخستین گام‌های مهم برای حل این مسئله به پژوهش‌های لویی پاستور، شیمی‌دان فرانسوی قرن نوزدهم، بازمی‌گردد. پاستور هنگام مطالعه اسید تارتاریک، ماده‌ای مهم در تولید شراب، متوجه شد باکتری‌ها فقط یکی از دو شکل این اسید را تخمیر می‌کنند؛ همان شکلی که به‌طور طبیعی در انگور وجود دارد. شکل دیگر تخمیر نمی‌شود.

این مشاهده نشان داد که مواد می‌توانند در دو شکل متفاوت وجود داشته باشند و این دو شکل خواص یکسانی ندارند. در برخی موارد، این تفاوت‌ها می‌تواند پیامد‌های جدی برای سلامت انسان داشته باشد.

در سال ۱۹۵۳، چارلز فرانک، فیزیک‌دان نظری دانشگاه بریستول بریتانیا، ایده‌ای مطرح کرد که بر اساس آن، اگر یک واکنش شیمیایی بتواند کاتالیزگر کایرال خود را تولید کند، این فرایند می‌تواند خود را تقویت کند و به غلبه یکی از دو شکل آینه‌ای بینجامد.

کاتالیزگر ماده‌ای است که سرعت یا روند یک واکنش شیمیایی را تغییر می‌دهد، بدون آنکه در جریان واکنش مصرف شود. اگر کاتالیزگر کایرال باشد، می‌تواند تولید یکی از دو شکل آینه‌ای مولکول را نسبت به شکل دیگر تقویت کند.

پیش از پژوهش‌های برندگان امسال، ویلیام نولز، ریوجی نویوری و بری شارپلس، برندگان نوبل شیمی سال ۲۰۰۱، واکنش‌هایی طراحی کرده بودند که با استفاده از کاتالیزگر‌های کایرال، تولید یک شکل مشخص از مولکول را هدایت می‌کردند. دستاورد کاگان و سوآی یک گام فراتر رفت: آنها واکنش‌هایی را بررسی کردند که می‌توانند کاتالیزگر کایرال خود را تولید کنند.

کاگان در آزمایش‌هایی که در دهه ۱۹۸۰ انجام داد، نشان داد که چگونه یک عدم تعادل کوچک در جهت‌گیری کایرالیِ کاتالیزگر می‌تواند در جریان واکنش تقویت شود و به عدم تعادلی بسیار بزرگ‌تر در محصولات بینجامد. این یافته نشان داد که حتی تفاوتی اندک در آغاز یک واکنش می‌تواند در ادامه به غلبه یکی از دو شکل مولکول منجر شود.

سوآی سپس به دنبال واکنش‌هایی رفت که چنین اثر نامتقارنی داشته باشند و در آنها خود محصول واکنش نیز نقش کاتالیزگر را ایفا کند. در سال ۱۹۹۵، او واکنشی طراحی کرد که در آن محصول کایرال به‌عنوان کاتالیزگر عمل می‌کرد و تولید بیشتر همان شکل را تقویت می‌کرد. این فرایند «خودکاتالیزی» (Autocatalysis) نامیده می‌شود.

استیون فلچر، شیمی‌دان سنتزی دانشگاه آکسفورد، نیز عملکرد سوآی در تنظیم واکنش‌های خودکاتالیزی را چشمگیر توصیف می‌کند. او توضیح می‌دهد که حتی اگر در یک مخلوط شیمیایی، تعداد مولکول‌های دارای یک جهت‌گیری فقط اندکی بیشتر از شکل دیگر باشد، می‌توان سازوکاری ایجاد کرد که این اختلاف را تقویت کند. به گفته او، تصور کنید در یک طرف یک میلیون مولکول با یک جهت‌گیری و در طرف دیگر یک میلیون و یک مولکول با جهت‌گیری مخالف وجود داشته باشد؛ پژوهش سوآی نشان داد چگونه می‌توان همین تفاوت کوچک را بزرگ کرد.

هاینر لینک، رئیس کمیته نوبل شیمی، گفت کاگان و سوآی راه‌حلی برای معمایی شیمیایی ارائه کرده‌اند که بیش از یک قرن قدمت دارد: چگونگی پیدایش خودبه‌خودی هم‌کایرالی. او واکنش‌های توسعه‌یافته توسط این دو دانشمند را شگفت‌انگیز توصیف کرد.

اهمیت کشف برای داروسازی و پیدایش حیات

یافته‌های کاگان و سوآی برای شیمی‌دانانی که واکنش‌های مورد استفاده در تولید دارو، مواد شیمیایی و حتی عطر‌ها را طراحی می‌کنند، اهمیت زیادی دارد. در تولید دارو، تفاوت میان دو شکل آینه‌ای یک مولکول می‌تواند به تفاوت در عملکرد آن منجر شود؛ بنابراین، توانایی تولید انتخابی یک شکل مشخص اهمیت عملی دارد.

اهمیت این موضوع را می‌توان در فاجعه دارویی تالیدومید در اوایل دهه ۱۹۶۰ مشاهده کرد. مصرف این داروی آرام‌بخش با تولد هزاران کودک دارای نقص‌های مادرزادی ارتباط داشت. بررسی‌های بعدی نشان داد شکل آینه‌ای ماده فعال دارو در بروز آسیب‌ها نقش داشته است. این رویداد اهمیت شناخت تفاوت میان شکل‌های آینه‌ای مولکول‌ها را در تولید دارو برجسته کرد.

پژوهش‌های برندگان نوبل همچنین توجه دانشمندانی را جلب کرده است که می‌خواهند بدانند چرا مولکول‌های ضروری حیات، از جمله اسید‌های آمینه و اسید‌های نوکلئیک، معمولاً تنها در یک شکل کایرال یافت می‌شوند.

فورکان اوزتورک، زمین‌شیمی‌دان مؤسسه فناوری کالیفرنیا، می‌گوید پس از کشف واکنش سوآی، پژوهشگران بررسی کرده‌اند که آیا واکنشی مشابه ممکن است پیش از پیدایش حیات، در زمینِ پیشازیستی رخ داده باشد یا خیر.

بااین‌حال، واکنش سوآی به شرایط و مواد اولیه‌ای نیاز دارد که با وضعیت شیمیایی زمین پیش از پیدایش حیات چندان سازگار نیستند. یکی از محدودیت‌های شناخته‌شده این واکنش آن است که در آب انجام نمی‌شود. اوزتورک معتقد است با وجود این محدودیت‌ها، اصول بنیادی واکنش می‌تواند به فهم بهتر منشأ پیشازیستی هم‌کایرالی کمک کند.

استیون فلچر نیز می‌گوید پژوهشگران بسیاری در حال بررسی ارتباط واکنش سوآی با زیست‌شناسی هستند و اعطای جایزه نوبل می‌تواند انگیزه تازه‌ای برای ادامه این تحقیقات ایجاد کند.

مونیکا پرز-تمپرانو، شیمی‌دان سازوکار واکنش‌ها در مؤسسه پژوهش‌های شیمیایی کاتالونیا در اسپانیا، تأکید می‌کند یافته‌های برندگان، برداشت‌های پیشین درباره واکنش‌های شیمیایی را به چالش می‌کشد و راه‌های تازه‌ای برای طراحی این واکنش‌ها پیش روی دانشمندان قرار می‌دهد.