LINKS ODER RECHTS: WENN DER ZUFALL DIE HÄNDIGKEIT DES LEBENS WÄHLT

Viele Moleküle gibt es in zwei spiegelbildlichen Versionen, die sich nicht zur Deckung bringen lassen, wie eine linke und eine rechte Hand. Chemiker nennen das Chiralität und die beiden Versionen Enantiomere. In Lebewesen kommen Aminosäuren und Zucker überwiegend in einer der beiden Formen vor. Wie diese Asymmetrie entstand und warum eine Hand gewählt wurde, ist bis heute nicht vollständig verstanden.

Einer Idee zufolge geschah dies spontan aus einem racemischen Gemisch – gleichen Mengen beider Hände – unter Bedingungen fern vom chemischen Gleichgewicht. Experimente haben gezeigt, dass ein spiegelbildliches Gleichgewicht kippen kann: in Natriumchlorat-Kristallen, die unter Rühren gezüchtet werden, in einer als Soai-Reaktion bekannten Reaktion oder in kurzen Aminosäureketten, die durch eine präbiotische Reaktion entstehen.

Franks Rezept, eine Seite zu wählen

Die einflussreichste Theorie geht auf F. C. Frank im Jahr 1953 zurück. Sie braucht zwei Zutaten:

• Autokatalyse: Jedes Molekül hilft, weitere Moleküle derselben Hand herzustellen.
• Konkurrenz: Ein linkes und ein rechtes Molekül treffen aufeinander und zerstören sich gegenseitig.

Oberhalb einer Schwelle wird der 50:50-Zustand instabil, und das Gemisch kippt zu einer Hand. In der klassischen, deterministischen Version des Modells entscheidet selbst ein winziger anfänglicher Überschuss jedes Mal über den Sieger.

Doch echte Chemie läuft Reaktion für Reaktion ab. Wenn es nur wenige Moleküle gibt – wie es in präbiotischen Umgebungen der Fall gewesen sein könnte –, spielt der Zufall eine Rolle. Frühere Simulationen hatten bereits angedeutet, dass die Hand, die mit einem Überschuss startet, nicht immer gewinnt.

Den Zufall in Zahlen fassen

Leonardo Silva-Dias und Christoph Weber von der Universität Augsburg nahmen eine Standardversion von Franks Modell (das Kondepudi-Nelson-Modell) und leiteten analytische Formeln für die Wirkung seiner Zufälligkeit her. Ihre zentrale Vereinfachung: Die Gesamtmenge chiraler Moleküle stellt sich viel schneller ein als das Gleichgewicht zwischen links und rechts, sodass das Problem auf eine einzige Variable schrumpft – das chirale Ungleichgewicht.

Das Bild, das sich ergibt, ist das einer Murmel, die in einer Landschaft mit zwei Tälern rollt – eines für jede Hand –, getrennt durch einen Hügel, den 50:50-Zustand. Zufällige Stöße schubsen die Murmel hin und her. Die Autoren prüften jede Formel anhand von Computersimulationen der Reaktionen, jeweils gemittelt über 50.000 Durchläufe.

Drei Effekte kleiner Zahlen

1. Die Minderheit kann gewinnen. Die Wahrscheinlichkeit, bei einer bestimmten Hand zu landen, wächst mit dem anfänglichen Überschuss gleichmäßig von 0 bis 1 und liegt genau bei der Hälfte, wenn der Start ausgeglichen ist. Es besteht immer eine Chance, dass die anfangs seltenere Hand die Oberhand gewinnt. In kleinen Systemen hängt diese Chance nur davon ab, wo der Startpunkt zwischen den beiden Tälern liegt. In größeren zählt der Überschuss im Vergleich zur typischen Größe der zufälligen Fluktuationen, die mit wachsender Molekülzahl schrumpfen.

2. Der Zufall beschleunigt die Dinge. Die Zeit, die nötig ist, um eine Hand zu wählen, wächst mit der Größe des Systems und sinkt, wenn der anfängliche Überschuss wächst. Zufällige Stöße helfen der Murmel, die Hügelkuppe schneller zu verlassen. Für den Ursprung des Lebens ist das wichtig: Wenn die Wahl einen anhaltenden Energiefluss braucht, muss dieser Fluss mindestens so lange andauern wie die Selektionszeit.

3. Die Wahl kann umkippen. Wenn Moleküle schnell aus ihrem Rohstoff gebildet werden und die Konkurrenz zwischen den beiden Händen schwach ist, kann die Murmel über den Hügel springen – das Gemisch wechselt die Hand. Die Höhe des Hügels wächst proportional zur Zahl der Moleküle, und die Sprungrate fällt exponentiell mit dieser Höhe. Deshalb verschwinden die Wechsel, wenn die Systeme größer werden.

Bei 1.000 Molekülen wechselt das Gemisch immer wieder die Hand; bei 2.500 wechselt es einmal; bei 5.000 bleibt es, wo es ist. – Abbildung 7, Silva-Dias & Weber (2026), arXiv:2610.13523.

Eine Frage der Größenordnung

Die Autoren folgern, dass Fluktuationen zwei verschiedene Rollen spielen: Sie bestimmen, welche Hand zuerst gewählt wird und wie schnell, und sie können diese Wahl später destabilisieren. Ihre Analyse setzt zudem Szenarien zum Ursprung des Lebens eine Grenze: Die Selektion muss stattfinden, solange die Nichtgleichgewichtsbedingungen andauern.

Die Arbeit behandelt ein einziges Reaktionsschema in einem gut durchmischten System ohne räumliche Struktur. Die Autoren verweisen auf andere Wege zur Chiralität – etwa Polymere, die sich in Tröpfchen entmischen und flüssigkristalline Zustände bilden – und schlagen vor, den Ansatz auf diese auszuweiten.