Profesorul Klaus Mainzer și misterul moleculelor în oglindă

Premiul Nobel pentru Chimie 2026, acordat cercetătorilor Henri B. Kagan (Franța) și Kenso Soai (Japonia) „pentru descoperirea efectelor neliniare și a autocatalizei în sinteza organică asimetrică”, readuce în atenția comunității științifice internaționale una dintre cele mai fascinante enigme ale naturii: de ce viața preferă anumite forme moleculare, deși imaginile lor în oglindă sunt, aparent, la fel de posibile? Această întrebare fundamentală l-a preocupat, încă din anii ’80 ai secolului trecut, și pe profesorul Klaus Mainzer, președintele Academiei Europene de Științe și Arte, membru de onoare al Academiei de Științe a Moldovei, personalitate științifică de anvergură internațională, cunoscută în prezent mai ales pentru contribuțiile sale în domeniul inteligenței artificiale.

Privite într-o oglindă, mâna stângă și mâna dreaptă par identice, dar nu pot fi suprapuse perfect. Un fenomen asemănător există și în lumea moleculelor. În chimie, această proprietate este cunoscută sub denumirea de chiralitate, iar moleculele care reprezintă imagini nesuperpozabile în oglindă sunt numite enantiomeri. Surprinzător este faptul că proteinele organismelor vii sunt alcătuite aproape exclusiv din aminoacizi cu configurație L, deși există și formele lor D, corespunzătoare imaginilor în oglindă. De ce s-a impus această preferință? Cum a apărut asimetria moleculară a vieții într-o natură guvernată de legi fundamentale caracterizate prin numeroase simetrii?

Aceste întrebări au preocupat generații de savanți, inclusiv pe profesorul Klaus Mainzer, cunoscut astăzi în special pentru cercetările sale privind inteligența artificială, sistemele complexe și implicațiile filosofice ale tehnologiilor emergente. Mai puțin cunoscut publicului larg este faptul că, încă din tinerețe, savantul german a manifestat un interes profund pentru problemele fundamentale ale simetriei, geometriei și organizării naturii.

După elaborarea tezei sale de abilitare, intitulată „Spațiu, geometrie și continuum”, Klaus Mainzer a aprofundat studiul simetriilor matematice și fizice. În perioada activității sale ca tânăr profesor la Universitatea din Konstanz, a colaborat cu cercetători de la prestigioasa ETH Zürich. La începutul anilor 1980, într-o prelegere susținută la ETH Zürich, a abordat problema simetriei naturii pornind de la o imagine sugestivă din romanul „Muntele vrăjit” al lui Thomas Mann: uimirea personajului Hans Castorp în fața perfecțiunii geometrice a cristalelor de zăpadă. Pornind de la simetriile fascinante ale lumii fizice, savantul a formulat o întrebare fundamentală: dacă natura permite existența a două forme moleculare în oglindă, de ce organismele vii favorizează una dintre ele?

În anul 1988, Klaus Mainzer a publicat la editura De Gruyter ampla monografie „Symmetrien der Natur” („Simetriile naturii”), în care a investigat rolul simetriilor și al ruperii acestora în matematică, fizică, chimie și biologie. În același an, a publicat în revista CHIMIA articolul „Symmetries in Nature. Perspectives in the Philosophy of Chemistry”, aprofundând conexiunile dintre legile fundamentale ale naturii și fenomenele chimice.

Una dintre ipotezele analizate privea posibila influență a interacțiunii nucleare slabe, care încalcă simetria de oglindire, asupra preferinței pentru o anumită configurație moleculară. Această particularitate a fizicii fundamentale poate genera diferențe energetice extrem de mici între moleculele chirale. Rămâne însă neelucidat dacă asemenea diferențe au contribuit efectiv la apariția homochiralității biologice.

Premiul Nobel pentru Chimie 2026 readuce această problematică în prim-plan dintr-o perspectivă complementară. Henri B. Kagan a adus contribuții fundamentale la înțelegerea efectelor neliniare în cataliza asimetrică, demonstrând că relația dintre compoziția chirală a catalizatorului și cea a produsului unei reacții poate fi mult mai complexă decât o simplă proporționalitate. La rândul său, Kenso Soai a demonstrat un fenomen remarcabil de autocataliză asimetrică, în care produsul unei reacții contribuie la accelerarea propriei formări, amplificând preferința pentru una dintre cele două forme moleculare.

Pentru a înțelege semnificația descoperirii, să ne imaginăm două forme moleculare prezente inițial în cantități aproape egale. Dacă una dintre ele beneficiază de un avantaj extrem de mic, anumite reacții autocatalitice pot amplifica această diferență până când una dintre forme devine predominantă. Astfel, o asimetrie inițial aproape imperceptibilă poate fi transformată, prin reacții chimice, într-o preferință moleculară pronunțată.

Aceste descoperiri au implicații importante pentru sinteza chimică, industria farmaceutică și înțelegerea mecanismelor de apariție a homochiralității. Totuși, ele nu stabilesc definitiv cauza preferinței chirale inițiale în procesul apariției vieții.

În timp ce Klaus Mainzer a investigat posibilitatea ca originea acestei preferințe să fie legată de proprietățile fundamentale ale legilor fizicii, laureații Premiului Nobel au elucidat mecanisme chimice prin care diferențele dintre formele chirale pot fi amplificate. Cele două direcții de cercetare, deși distincte, ilustrează complementaritatea dintre fizică, matematică și chimie în explorarea marilor enigme ale naturii.

Interesul profesorului Mainzer pentru simetrie nu aparține exclusiv trecutului. În anul 2024, acesta a publicat lucrarea „The Emergence of Symmetries in Classical Physics” în revista Journal of Physics: Conference Series, revenind asupra rolului simetriei ca principiu fundamental al cunoașterii științifice. Lucrarea urmărește evoluția conceptelor de simetrie de la filosofia antică și geometria clasică până la fizica modernă, evidențiind legăturile dintre structurile matematice și legile naturii.

Deși în ultimele decenii numele său este asociat tot mai frecvent cu inteligența artificială, contribuțiile profesorului Klaus Mainzer acoperă un spectru mult mai larg de probleme fundamentale. Savantul reprezintă un exemplu elocvent de personalitate științifică polivalentă, capabilă să identifice conexiuni profunde între domenii aparent îndepărtate și să abordeze marile provocări ale cunoașterii într-o perspectivă integratoare.

Academia de Științe a Moldovei apreciază în mod deosebit activitatea profesorului Klaus Mainzer, președintele Academiei Europene de Științe și Arte și membru de onoare al AȘM, ale cărui preocupări științifice reflectă importanța cercetării fundamentale și a colaborării interdisciplinare.

Istoria prezentată demonstrează că marile descoperiri nu apar izolat. Ele sunt rezultatul unor eforturi intelectuale desfășurate de-a lungul deceniilor, al dialogului dintre discipline și al curajului de a formula întrebări fundamentale, chiar și atunci când răspunsurile par îndepărtate.

De ce viața preferă o anumită imagine moleculară în oglindă? Răspunsul complet rămâne o provocare pentru știință. Dar cercetările profesorului Klaus Mainzer și descoperirile laureaților Premiului Nobel pentru Chimie 2026 demonstrează cât de fertilă poate fi întâlnirea dintre fizică, matematică, chimie și biologie.

Într-o epocă în care atenția societății este concentrată tot mai mult asupra rezultatelor imediate ale tehnologiilor emergente, această istorie ne transmite un mesaj fundamental: știința avansează nu doar prin găsirea răspunsurilor, ci și prin formularea unor întrebări profunde, capabile să inspire generații întregi de cercetători.

Acad. Ion Tighineanu, președintele AȘM