“生物世界整個是被糖覆蓋的，”哈佛大學(xué)化學(xué)和化學(xué)生物學(xué)系研究生Samuel M. Levi和Qiuhan Li說?！凹毎?、細菌、病毒和其他有機體都使用糖作為交流、識別甚至防御的手段。”

盡管如此，像許多過度熱心的營養(yǎng)學(xué)家一樣，合成生物學(xué)家也有點怕糖。

大自然是一位專業(yè)的化學(xué)師，它能以令人羨慕的手法將糖從一個分子轉(zhuǎn)移給另一個分子。然而，在實驗室，無數(shù)科學(xué)家們?yōu)榱私o一個化學(xué)單元連接一個糖分子（該過程被稱為糖基化）而筋疲力盡。但是，我們必須依靠這種方法來研究生物學(xué)進程，以及創(chuàng)造藥物和疫苗等重要物資。

據(jù)Levi和Li的說法，“當(dāng)代有許多糖基化的化學(xué)方法，但是只有碳水化合物化學(xué)領(lǐng)域的專家在使用它們。”為了讓生物學(xué)等其他領(lǐng)域的研究學(xué)者也能方便使用，研究團隊決定向大自然祈求幫助。

在大自然中，糖基化隨手可得，在磷酸鹽的幫助下它們持續(xù)地制造DNA、RNA、蛋白質(zhì)和其他聚合物。在實驗，為了誘導(dǎo)糖基化，大多數(shù)合成化學(xué)家選擇使用比磷酸鹽更快的鹵化物和亞硫酸鹽。相比而言，自然界的選擇可能是遲緩的，但它們比實驗室作業(yè)穩(wěn)定得多。更重要的是，酶（點燃反應(yīng)的小火花）可以很容易地識別磷酸鹽單體，從而加速反應(yīng)和生產(chǎn)途徑。

直到最近都沒人充分意識到和利用這些自然優(yōu)勢。如果反應(yīng)遲緩，化學(xué)家通常喜歡用熱、能量或精心設(shè)計的催化劑推它一把。磷酸鹽也需要推動，但是在沒有合適的催化劑的情況下，化學(xué)家通常使用爆炸性高溫。但是在實驗室外，大自然像一位自豪的廚師，讓反應(yīng)使用磷酸鹽而不必神經(jīng)兮兮地小心高溫。大自然的獨家化學(xué)秘密是什么呢？

現(xiàn)在，在Eric Jacobsen教授帶領(lǐng)下，Levi和Li在Proceedings of the National Academy of Sciences雜志發(fā)表的一篇論文揭開了大自然的奧秘：一種精心設(shè)計的氫鍵供體催化劑。

研究小組發(fā)現(xiàn)，這種健全的催化劑結(jié)合磷酸鹽比氯化物強19倍！文章作者解釋，它可以在“溫和、中性和友好的條件下將糖附著在氨基酸、天然產(chǎn)物和藥物分子上，這種催化劑只需要一個非常溫和的恒溫，就能輕推磷酸鹽開始工作。”

當(dāng)然，這種方法也有它的局限性：有時它需要定制的反應(yīng)條件和底物。此外，這種非常復(fù)雜的催化劑需要使用小分子標(biāo)準，以及超過10個實驗室步驟才能合成。

從“大自然之手”偷師歸來的研究小組計劃擴大新方法的應(yīng)用，包括生產(chǎn)新型糖（尤其是一些最頑固的糖，如甘露糖苷、鼠李糖苷和呋喃）。他們還打算商業(yè)化這種催化劑，為創(chuàng)造關(guān)鍵生物醫(yī)學(xué)功能糖鋪路，未來它很可能拯救許多人類疾病。很明顯，像合成化學(xué)家一樣，我們需要糖，太多糖會損害我們的健康，適當(dāng)?shù)牧繀s可以幫助我們治愈疾病。