Это одна из тех химических загадок, которые неожиданно упираются в вопрос о происхождении жизни.

Многие молекулы существуют в двух вариантах, устроенных как левая и правая рука: они являются зеркальными отражениями друг друга, но совместить их невозможно. Такие формы называют энантиомерами.

Для обычной химической реакции они могут казаться почти одинаковыми. Для живого организма — совсем нет.

Белки в наших клетках строятся практически только из аминокислот одной «руки», а сахара, входящие в состав ДНК, — другой. Жизнь химически асимметрична, или, как говорят химики, гомохиральна.

Но почему из двух равноправных вариантов когда-то победил один?

Ещё в 1953 году физик Чарльз Франк предложил теоретический механизм. Для возникновения такой асимметрии нужно совсем небольшое первоначальное преимущество одной формы, механизм его усиления и реакция, в которой продукт помогает создавать новые копии самого себя.

Почти сорок лет это оставалось красивой химической задачей.

В 1986 году Анри Каган обнаружил так называемый нелинейный эффект. До этого химики предполагали: если в катализаторе одной зеркальной формы немного больше, то примерно такое же небольшое преимущество получится и в конечном продукте.

Оказалось — необязательно.

Каган показал, что взаимодействие разных зеркальных форм внутри катализатора способно резко усиливать первоначальный перекос. Небольшая асимметрия на входе может дать значительно большую асимметрию на выходе.

Следующий шаг сделал Кэнсо Соаи.

Он попытался создать реакцию, в которой получившаяся молекула сама становится катализатором и помогает производить новые молекулы той же формы. Это называется автокатализом.

В 1995 году Соаи начал реакцию всего с двухпроцентным преимуществом одного энантиомера — а получил уже 87-процентное.

Но наиболее поразительный результат появился позднее.

В 2003 году его реакция смогла стартовать практически без заданного предпочтения. Случайная микроскопическая флуктуация приводила к тому, что одной зеркальной формы в начале оказывалось чуть-чуть больше. Именно она начинала быстрее создавать собственные копии, преимущество нарастало — и в итоге одна форма могла составить 99,99% продукта.

В другом запуске победить могла противоположная.

Получился химический эффект снежного кома: случайность делает первый почти незаметный выбор, а система сама превращает его в почти абсолютный.

Это не означает, что реакция Соаи раскрыла точную историю возникновения жизни на Земле. Она искусственная и химически отличается от процессов, из которых возникли белки и ДНК.

Но она впервые показала принципиальную возможность того, о чём химики спорили больше века: совершенно небольшой, почти случайный перекос действительно способен превратиться в мир, где остаётся практически только одна сторона зеркала.

Для современной химии это не только вопрос происхождения жизни. Управление зеркальными формами молекул необходимо при создании лекарств, ароматических веществ, сельскохозяйственных препаратов и новых материалов.

Но главный вопрос премии всё равно звучит почти философски.

Если в самом начале существовало два равноправных варианта, как получилось, что жизнь выбрала один?

Теперь химики по крайней мере знают один способ, которым такой выбор мог состояться.