இடமா வலமா: உயிரின் கைத்தன்மையைத் தற்செயல் தேர்ந்தெடுக்கும்போது

பல மூலக்கூறுகள், இடக்கையும் வலக்கையும் போல, ஒன்றின் மேல் ஒன்றைச் சரியாகப் பொருத்த முடியாத இரண்டு கண்ணாடி பிம்ப வடிவங்களில் வருகின்றன. வேதியியலாளர்கள் இதை கைரலிட்டி (chirality) என்றும், இரு வடிவங்களை என்ஆன்ஷியோமர்கள் (enantiomers) என்றும் அழைக்கின்றனர். உயிரினங்களில் அமினோ அமிலங்களும் சர்க்கரைகளும் பெரும்பாலும் இரண்டு வடிவங்களில் ஒன்றில் மட்டுமே காணப்படுகின்றன. இந்தச் சமச்சீரின்மை எப்படித் தோன்றியது, ஏன் ஒரு கை தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டது என்பது இன்னும் முழுமையாகப் புரிந்துகொள்ளப்படவில்லை.

ஒரு கருத்தின்படி, இது வேதியியல் சமநிலையிலிருந்து வெகு தொலைவில் உள்ள சூழ்நிலைகளில், இரு கைகளும் சம அளவில் உள்ள ரசமிக் (racemic) கலவையிலிருந்து தானாகவே நிகழ்ந்தது. கண்ணாடிச் சமநிலை சாயக்கூடும் என்று சோதனைகள் காட்டியுள்ளன: கலக்கிக்கொண்டே வளர்க்கப்படும் சோடியம் குளோரேட் படிகங்களில், சோவாய் வினை (Soai reaction) எனப்படும் ஒரு வினையில், அல்லது உயிர்தோன்றலுக்கு முந்தைய (prebiotic) வினையால் உருவாகும் சிறிய அமினோ அமிலச் சங்கிலிகளில்.

பக்கம் தேர்வு செய்ய ஃபிராங்கின் செய்முறை

மிகுந்த செல்வாக்கு கொண்ட கோட்பாடு 1953-இல் எஃப். சி. ஃபிராங்க் (F. C. Frank) அவர்களிடமிருந்து வருகிறது. அதற்கு இரண்டு கூறுகள் தேவை:

• தன்வினையூக்கம் (autocatalysis): ஒவ்வொரு மூலக்கூறும் தன் கையைச் சேர்ந்த மேலும் மூலக்கூறுகளை உருவாக்க உதவுகிறது.
• போட்டி: ஒரு இடக்கை மூலக்கூறும் ஒரு வலக்கை மூலக்கூறும் சந்தித்து ஒன்றையொன்று அழிக்கின்றன.

ஒரு வரம்பைத் தாண்டியதும், 50/50 நிலை நிலையற்றதாகி, கலவை ஒரு கையை நோக்கிச் சாய்கிறது. மாதிரியின் பாரம்பரிய, தீர்மானவாத (deterministic) பதிப்பில், மிகச் சிறிய தொடக்க மிகுதிகூட ஒவ்வொரு முறையும் வெற்றியாளரைத் தீர்மானிக்கிறது.

ஆனால் உண்மையான வேதியியல் ஒரு நேரத்தில் ஒரு வினையாக நடக்கிறது. மூலக்கூறுகள் குறைவாக இருக்கும்போது — உயிர்தோன்றலுக்கு முந்தைய சூழல்களில் அப்படி இருந்திருக்கலாம் — தற்செயல் ஒரு பங்கு வகிக்கிறது. தொடக்கத்தில் மிகுதியாக இருக்கும் கை எப்போதும் வெல்வதில்லை என்று முந்தைய உருவகப்படுத்துதல்கள் சுட்டிக்காட்டியிருந்தன.

தற்செயலுக்கு எண்கள் கொடுத்தல்

ஜெர்மனியின் ஆக்ஸ்பர்க் பல்கலைக்கழகத்தைச் சேர்ந்த லியோனார்டோ சில்வா-டியாஸ், கிறிஸ்டோஃப் வெபர் ஆகியோர் ஃபிராங்க் மாதிரியின் ஒரு நிலையான பதிப்பை (கொண்டெபுடி–நெல்சன் மாதிரி) எடுத்து, அதன் சீரற்ற தன்மையின் விளைவுக்குப் பகுப்பாய்வு சூத்திரங்களை வகுத்தனர். அவர்களின் முக்கிய எளிமைப்படுத்தல்: கைரல் மூலக்கூறுகளின் மொத்த அளவு, இடம்–வலம் இடையிலான சமநிலையைவிட மிக வேகமாக நிலைபெறுகிறது; எனவே பிரச்சினை ஒரே ஒரு மாறிக்குச் சுருங்குகிறது — கைரல் சமநிலையின்மை.

வெளிப்படும் சித்திரம் இதுதான்: இரண்டு பள்ளத்தாக்குகள் கொண்ட நிலப்பரப்பில் உருளும் ஒரு கோலிக்குண்டு — ஒவ்வொரு கைக்கும் ஒரு பள்ளத்தாக்கு — இடையில் ஒரு குன்று, அதாவது 50/50 நிலை. சீரற்ற தள்ளல்கள் குண்டை அங்குமிங்கும் தள்ளுகின்றன. அவர்கள் ஒவ்வொரு சூத்திரத்தையும் வினைகளின் கணினி உருவகப்படுத்துதல்களுடன் சரிபார்த்தனர்; ஒவ்வொன்றும் 50,000 ஓட்டங்களின் சராசரி.

சிறிய எண்களின் மூன்று விளைவுகள்

1. சிறுபான்மை வெல்லலாம். ஒரு குறிப்பிட்ட கையில் முடியும் நிகழ்தகவு, தொடக்க மிகுதியுடன் 0-இலிருந்து 1 வரை சீராக உயர்கிறது; தொடக்கம் சமநிலையில் இருந்தால் சரியாகப் பாதியைக் கடக்கிறது. தொடக்கத்தில் அரிதாக இருந்த கை ஆதிக்கம் பெறும் வாய்ப்பு எப்போதும் உண்டு. சிறிய அமைப்புகளில், அந்த வாய்ப்பு தொடக்கப் புள்ளி இரண்டு பள்ளத்தாக்குகளுக்கு இடையில் எங்கே இருக்கிறது என்பதை மட்டுமே பொறுத்தது. பெரிய அமைப்புகளில் முக்கியமானது, சீரற்ற அலைவுகளின் வழக்கமான அளவோடு ஒப்பிடும்போது மிகுதி — இந்த அலைவுகள் மூலக்கூறுகளின் எண்ணிக்கை கூடும்போது சுருங்குகின்றன.

2. தற்செயல் விஷயங்களை வேகப்படுத்துகிறது. ஒரு கையைத் தேர்ந்தெடுக்கத் தேவையான நேரம் அமைப்பின் அளவுடன் கூடுகிறது; தொடக்க மிகுதி பெருகும்போது குறைகிறது. சீரற்ற தள்ளல்கள் குண்டு குன்றின் உச்சியிலிருந்து விரைவாக விலக உதவுகின்றன. உயிரின் தோற்றத்துக்கு இது முக்கியம்: தேர்வுக்குத் தொடர்ச்சியான ஆற்றல் ஓட்டம் தேவைப்பட்டால், அந்த ஓட்டம் குறைந்தபட்சம் தேர்வு நேரம் வரை நீடிக்க வேண்டும்.

3. தேர்வு புரளலாம். மூலக்கூறுகள் அவற்றின் மூலப்பொருளிலிருந்து விரைவாக உருவாகும்போதும், இரு கைகளுக்கு இடையிலான போட்டி பலவீனமாக இருக்கும்போதும், குண்டு குன்றைத் தாண்டலாம் — கலவை கையை மாற்றுகிறது. குன்றின் உயரம் மூலக்கூறுகளின் எண்ணிக்கைக்கு விகிதசமமாக உயர்கிறது; தாவல் வீதம் அந்த உயரத்துடன் அடுக்குக்குறி (exponential) முறையில் குறைகிறது. எனவே அமைப்புகள் பெரிதாகும்போது மாற்றங்கள் மறைகின்றன.

1,000 மூலக்கூறுகளுடன் கலவை மீண்டும் மீண்டும் கை மாறுகிறது; 2,500 உடன் ஒருமுறை மாறுகிறது; 5,000 உடன் அப்படியே நிலைக்கிறது. — Figure 7, Silva-Dias & Weber (2026), arXiv:2610.13523.

அளவின் விஷயம்

அலைவுகள் இரண்டு தனித்த பங்குகளை வகிக்கின்றன என்று ஆசிரியர்கள் முடிவு செய்கின்றனர்: எந்தக் கை முதலில், எவ்வளவு வேகமாகத் தேர்ந்தெடுக்கப்படுகிறது என்பதை அவை வடிவமைக்கின்றன; பின்னர் அந்தத் தேர்வை நிலைகுலையச் செய்யவும் முடியும். அவர்களின் பகுப்பாய்வு உயிர்தோற்றக் காட்சிகளுக்கு ஒரு கட்டுப்பாட்டையும் விதிக்கிறது: சமநிலையற்ற சூழ்நிலைகள் நீடிக்கும் காலத்துக்குள்ளேயே தேர்வு நிகழ வேண்டும்.

இந்த ஆய்வு, இடஞ்சார்ந்த அமைப்பு இல்லாத, நன்கு கலக்கப்பட்ட அமைப்பில் ஒரே ஒரு வினைத் திட்டத்தை மட்டுமே உள்ளடக்குகிறது. கைரலிட்டிக்கான பிற வழிகளையும் ஆசிரியர்கள் சுட்டுகின்றனர் — எடுத்துக்காட்டாக, துளிகளாகப் பிரிந்து திரவப் படிக (liquid-crystal) நிலைகளை உருவாக்கும் பாலிமர்கள் — அவற்றுக்கும் இந்த அணுகுமுறையை விரிவாக்க முன்மொழிகின்றனர்.