2026 노벨화학상, 한쪽 손잡이 분자가 생겨날 수 있는 원리 연구한 카강·소아이에게

스웨덴 왕립과학원은 10월 7일 2026년 노벨화학상 수상자로 프랑스 파리쉬드대학교의 앙리 B. 카강과 일본 도쿄이과대학의 소아이 겐소를 선정했다고 발표했다. 과학원은 비대칭 유기합성에서 비선형 효과와 자가촉매 작용을 발견한 것을 선정 이유로 들며, 두 사람이 오래된 수수께끼, 즉 화학이 어떻게 분자의 서로 거울상인 두 형태 가운데 하나만을 선호하게 될 수 있는가에 대한 답을 찾았다고 밝혔다. 1930년 불로뉴비양쿠르에서 태어난 카강은 당시 파리쉬드대학교의 명예교수이며, 1950년 히로시마에서 태어난 소아이는 도쿄이과대학 명예교수다. 상금 1200만 스웨덴 크로나는 두 사람이 똑같이 나눠 받는다. Nature에 따르면 소아이는 수상 소식을 알리는 전화를 받았을 때 집 근처에서 장을 보고 있었다.

아미노산을 비롯한 많은 분자는 왼손과 오른손처럼 서로 거울상을 이루는 두 가지 형태로 존재한다. 그러나 생물은 그중 한 가지만을 이용하며, 화학자들은 이 성질을 호모키랄성이라고 부른다. 과학원은 이 용어가 ‘같은’과 ‘손’을 뜻하는 그리스어에서 유래했다고 설명한다. 과학원에 따르면 화학자들이 어느 형태든 만들어낼 수 있는 반응을 수행하면 시험관에는 언제나 두 형태가 같은 양씩 생겼다. 과학원은 이것이 이론뿐 아니라 실제로도 중요한 문제였다고 설명하는데, 의약품처럼 생물체에 작용하도록 만든 분자는 두 형태 중 하나만 원하는 효과를 내기 때문이다. Nature는 DNA 분자는 오른손 형태인 반면 생물체에서 발견되는 아미노산은 왼손 형태라는 예를 든다.

과학원에 따르면 카강은 1986년 화학반응을 제어하는 새로운 방법으로 첫 번째 결정적 진전을 이뤘고, 이를 통해 화학자들이 가능하다고 여겼던 것보다 더 큰 한쪽 거울상의 과잉을 얻었다. Nature는 이를 촉매의 키랄성에 나타난 약간의 불균형이 생성물에서 증폭될 수 있음을 보여준 것이라고 설명한다. 소아이는 이를 바탕으로 연구를 발전시켰다. 과학원은 1995년의 핵심 논문에서 소아이가 호모키랄이 될 잠재력을 지닌 최초의 반응을 설계했다고 기술했으며, 2003년에는 그가 두 거울상 중 하나만 생성되는 반응을 발표했다고 밝혔다. 과학원은 이것이 그 전까지 오직 생명 자체만이 해낸 일이었다고 말한다. Nature에 따르면 소아이의 1995년 실험에서는 반응 생성물이 스스로의 촉매 역할을 했고, 처음에 2%에 불과했던 한 형태의 과잉이 87%까지 커졌다.

Nature는 이 연구를 더 긴 연구의 흐름 속에 위치시킨다. Nature는 브리스톨대학교의 이론물리학자 찰스 프랭크가 1953년, 자신의 키랄 촉매를 만들 수 있는 반응은 자기강화적이어서 한쪽 거울상이 우세해지게 된다고 제안했다고 회고한다. 2001년 노벨화학상 수상자인 윌리엄 놀스, 노요리 료지, 배리 샤플리스는 키랄 촉매를 이용해 반응을 분자의 한쪽 형태로 이끌었다. Nature에 따르면 카강과 소아이는 자신의 키랄 촉매를 만들어내는 반응을 설계함으로써 한 걸음 더 나아가 프랭크의 아이디어를 실현했다. 브리스톨대학교의 유기화학자 조너선 클레이든은 Nature에 카강이 원리를 입증했고 소아이 반응이 최초의 실제 사례를 제공했다고 말했다. 노벨화학위원회 위원장 하이너 링케는 수상자들이 ‘한 세기가 넘은 화학의 수수께끼’를 풀었다고 말했다.

Nature가 인용한 연구자들은 이 연구가 생명의 기원과도 연결된다고 본다. 캘리포니아공과대학교에서 전생물 화학을 연구하는 푸르칸 외즈튀르크는 Nature에 이 연구가 아미노산과 핵산 같은 생체 분자가 왜 대개 단일한 키랄 형태로 존재하는지 설명하려는 이들 사이에서 폭넓은 관심을 끌어왔다고 말했다. 그는 소아이 반응이 초기 지구와 잘 맞지 않는 조건과 시약에 의존하며, 특히 물속에서는 진행될 수 없다고 경고하면서도, 그 기본 원리에서 여전히 배울 점이 많다고 본다. 옥스퍼드대학교의 합성화학자 스티븐 플레처는 Nature에 이번 수상이 이 반응의 생물학적 관련성을 규명하려는 노력을 되살릴 수 있을 것으로 본다고 말했다.