KIRI ATAU KANAN: KETIKA KEBETULAN MEMILIH TANGAN KEHIDUPAN

Banyak molekul hadir dalam dua versi yang saling bercermin dan tidak bisa ditumpuk tepat satu di atas yang lain, seperti tangan kiri dan tangan kanan. Ahli kimia menyebutnya kiralitas, dan kedua versi itu enansiomer. Pada makhluk hidup, asam amino dan gula sebagian besar muncul dalam satu dari dua bentuk tersebut. Bagaimana asimetri ini muncul, dan mengapa satu tangan yang terpilih, masih belum sepenuhnya dipahami.

Salah satu gagasan menyatakan bahwa hal itu terjadi secara spontan, dari campuran rasemat — jumlah kedua tangan yang sama — dalam kondisi yang jauh dari kesetimbangan kimia. Eksperimen telah menunjukkan bahwa keseimbangan cermin bisa miring: pada kristal natrium klorat yang ditumbuhkan sambil diaduk, dalam reaksi yang dikenal sebagai reaksi Soai, atau pada rantai pendek asam amino yang terbentuk melalui reaksi prebiotik.

Resep Frank untuk memilih sisi

Teori yang paling berpengaruh berasal dari F. C. Frank pada 1953. Teori ini membutuhkan dua bahan:

Autokatalisis: setiap molekul membantu membuat lebih banyak molekul dengan tangan yang sama.
Persaingan: molekul kiri dan molekul kanan bertemu dan saling menghancurkan.

Melewati suatu ambang, keadaan 50/50 menjadi tidak stabil dan campuran miring ke satu tangan. Dalam versi klasik model yang deterministik, kelebihan awal sekecil apa pun selalu menentukan pemenangnya.

Namun kimia sungguhan terjadi satu reaksi demi satu reaksi. Ketika molekulnya sedikit — seperti yang mungkin terjadi di lingkungan prebiotik — kebetulan ikut berperan. Simulasi sebelumnya sudah mengisyaratkan bahwa tangan yang berawal dengan kelebihan tidak selalu menang.

Mengukur kebetulan dengan angka

Leonardo Silva-Dias dan Christoph Weber dari Universitas Augsburg, Jerman, mengambil versi standar model Frank (model Kondepudi–Nelson) dan menurunkan rumus analitis untuk efek keacakannya. Penyederhanaan kuncinya: jumlah total molekul kiral mencapai keadaan tetap jauh lebih cepat daripada keseimbangan antara kiri dan kanan, sehingga masalahnya menyusut menjadi satu variabel saja — ketidakseimbangan kiral.

Gambaran yang muncul adalah sebuah kelereng yang menggelinding di bentang alam dengan dua lembah — satu untuk setiap tangan — yang dipisahkan oleh sebuah bukit, yaitu keadaan 50/50. Dorongan acak menggerakkan kelereng ke sana kemari. Mereka memeriksa setiap rumus dengan simulasi komputer atas reaksi-reaksi tersebut, masing-masing dirata-ratakan dari 50.000 kali percobaan.

Tiga efek dari angka kecil

1. Minoritas bisa menang. Peluang berakhir pada satu tangan tertentu naik secara mulus seiring kelebihan awal, dari 0 hingga 1, dan tepat bernilai setengah ketika titik awalnya seimbang. Selalu ada kemungkinan tangan yang awalnya lebih langka mengambil alih. Dalam sistem kecil, peluang itu hanya bergantung pada posisi titik awal di antara kedua lembah. Dalam sistem yang lebih besar, yang menentukan adalah kelebihan dibandingkan dengan ukuran khas fluktuasi acak, yang mengecil seiring bertambahnya jumlah molekul.

2. Kebetulan mempercepat proses. Waktu yang dibutuhkan untuk memilih satu tangan bertambah seiring ukuran sistem dan berkurang ketika kelebihan awal membesar. Dorongan acak membantu kelereng meninggalkan puncak bukit lebih cepat. Bagi asal-usul kehidupan, hal ini penting: jika pemilihan membutuhkan aliran energi yang berkelanjutan, aliran itu harus berlangsung setidaknya selama waktu seleksi.

3. Pilihan bisa berbalik. Ketika molekul diproduksi dengan cepat dari bahan bakunya dan persaingan antara kedua tangan lemah, kelereng bisa melompati bukit — campuran berganti tangan. Tinggi bukit bertambah sebanding dengan jumlah molekul, dan laju lompatan turun secara eksponensial seiring tinggi itu. Jadi, perpindahan tersebut memudar seiring membesarnya sistem.

Tiga kurva ketidakseimbangan kiral terhadap waktu, untuk 1.000, 2.500, dan 5.000 molekul.

Dengan 1.000 molekul, campuran berganti tangan berulang kali; dengan 2.500 molekul, berganti sekali; dengan 5.000 molekul, tetap di tempatnya. — Gambar 7, Silva-Dias & Weber (2026), arXiv:2610.13523.

Soal skala

Para penulis menyimpulkan bahwa fluktuasi memainkan dua peran yang berbeda: fluktuasi menentukan tangan mana yang pertama kali terpilih dan seberapa cepat, dan kemudian dapat menggoyahkan pilihan itu. Analisis mereka juga memberi batasan bagi skenario asal-usul kehidupan: seleksi harus terjadi selama kondisi di luar kesetimbangan masih berlangsung.

Karya ini mencakup satu skema reaksi, dalam sistem yang tercampur rata tanpa struktur ruang. Para penulis menyebut jalur lain menuju kiralitas — misalnya polimer yang memisah menjadi tetesan dan membentuk keadaan kristal cair — dan mengusulkan perluasan pendekatan ini ke jalur-jalur tersebut.