يسار أم يمين: حين تختار الصدفة يدَ الحياة

كثير من الجزيئات توجد في صورتين، كلٌّ منهما صورة مرآوية للأخرى ولا يمكن مطابقتهما بالتراكب، مثل اليد اليسرى واليمنى. يسمّي الكيميائيون هذه الخاصية الكيرالية (chirality)، ويسمّون الصورتين متماكبين مرآويين (enantiomers). وفي الكائنات الحية، توجد الأحماض الأمينية والسكريات في الغالب بصورة واحدة من الصورتين. أما كيف ظهر هذا اللاتناظر، ولماذا اختيرت يد بعينها، فلا يزال غير مفهوم تمامًا.

تقول إحدى الأفكار إنه نشأ تلقائيًا من خليط راسيمي — أي كميات متساوية من اليدين — في ظروف بعيدة عن الاتزان الكيميائي. وقد بيّنت التجارب أن التوازن المرآوي يمكن أن يختلّ: في بلورات كلورات الصوديوم التي تنمو أثناء التحريك، وفي تفاعل يُعرف بتفاعل سواي (Soai)، وفي سلاسل قصيرة من الأحماض الأمينية تتكوّن عبر تفاعل سابق للحياة (prebiotic).

وصفة فرانك لاختيار جانب

تعود النظرية الأكثر تأثيرًا إلى ف. ك. فرانك (F. C. Frank) عام 1953. وهي تتطلب مكوّنين:

• التحفيز الذاتي: كل جزيء يساعد على صنع مزيد من الجزيئات من اليد نفسها.
• التنافس: يلتقي جزيء أيسر وجزيء أيمن فيُفني كلٌّ منهما الآخر.

بعد تجاوز عتبة معيّنة، تصبح الحالة المتساوية (50/50) غير مستقرة ويميل الخليط نحو يد واحدة. وفي النسخة الكلاسيكية الحتمية من النموذج، يحسم حتى فائضٌ أولي ضئيل جدًا الفائزَ في كل مرة.

لكن الكيمياء الحقيقية تجري تفاعلًا تلو الآخر. وحين تكون الجزيئات قليلة — كما ربما كان الحال في البيئات السابقة للحياة — يصبح للصدفة دور. وقد ألمحت محاكاة سابقة إلى أن اليد التي تبدأ بفائض لا تفوز دائمًا.

إخضاع الصدفة للأرقام

أخذ ليوناردو سيلفا-دياس وكريستوف فيبر، من جامعة أوغسبورغ في ألمانيا، نسخةً قياسية من نموذج فرانك (نموذج كوندبودي–نيلسون) واستنبطا صيغًا تحليلية لأثر العشوائية فيه. وكان تبسيطهما الأساسي أن الكمية الكلية للجزيئات الكيرالية تستقر أسرع بكثير من التوازن بين اليسار واليمين، فتُختزل المسألة إلى متغيّر واحد: عدم التوازن الكيرالي.

والصورة التي تتكوّن هي صورة كُرة صغيرة تتدحرج في تضاريس ذات واديين — وادٍ لكل يد — يفصل بينهما تلّ هو الحالة المتساوية (50/50). وتدفع ركلاتٌ عشوائية الكرة هنا وهناك. وقد تحقّقا من كل صيغة بمقارنتها بمحاكاة حاسوبية للتفاعلات، بمتوسط 50,000 تشغيل لكلٍّ منها.

ثلاثة آثار للأعداد الصغيرة

1. قد تفوز الأقلية. يزداد احتمال الانتهاء إلى يد معيّنة بسلاسة مع الفائض الأولي، من 0 إلى 1، ويساوي النصف تمامًا حين تكون البداية متوازنة. وثمة دائمًا فرصة لأن تتغلب اليد الأندر في البداية. في الأنظمة الصغيرة، تتوقف هذه الفرصة فقط على موقع نقطة البداية بين الواديين. أما في الأنظمة الأكبر، فالمهم هو الفائض مقارنةً بالحجم النموذجي للتقلبات العشوائية، التي تتقلص كلما ازداد عدد الجزيئات.

2. الصدفة تُسرّع الأمور. يزداد الوقت اللازم لاختيار يد مع حجم النظام، وينقص حين يكبر الفائض الأولي. فالركلات العشوائية تساعد الكرة على مغادرة قمة التل أسرع. وهذا مهم لأصل الحياة: إذا كان الاختيار يحتاج إلى تدفق مستمر من الطاقة، فيجب أن يدوم هذا التدفق على الأقل طوال زمن الاختيار.

3. قد ينقلب الاختيار. حين تُنتَج الجزيئات بسرعة من مادتها الخام ويكون التنافس بين اليدين ضعيفًا، يمكن للكرة أن تقفز فوق التل — فيبدّل الخليط يده. ويزداد ارتفاع التل بالتناسب مع عدد الجزيئات، بينما ينخفض معدل القفز أُسّيًّا مع هذا الارتفاع. لذلك تتلاشى الانقلابات كلما كبرت الأنظمة.

مع 1,000 جزيء يبدّل الخليط يده مرة بعد مرة؛ ومع 2,500 يبدّلها مرة واحدة؛ ومع 5,000 يبقى على حاله. — الشكل 7، Silva-Dias وWeber (2026)، arXiv:2610.13523.

مسألة حجم

يخلص المؤلفان إلى أن للتقلبات دورين متمايزين: فهي تحدد أيّ يد تُختار أولًا وبأي سرعة، ويمكنها لاحقًا أن تزعزع هذا الاختيار. ويضع تحليلهما أيضًا قيدًا على سيناريوهات أصل الحياة: يجب أن يتم الاختيار ما دامت الظروف البعيدة عن الاتزان قائمة.

يتناول العمل مخططًا تفاعليًا واحدًا، في نظام جيد الخلط لا بنية مكانية فيه. ويشير المؤلفان إلى طرق أخرى نحو الكيرالية — مثل البوليمرات التي تنفصل في قُطيرات وتكوّن حالات بلورية سائلة — ويقترحان توسيع هذا النهج ليشملها.