ظلّت مسألة أصل الحياة زمنًا طويلًا على تخوم الكيمياء والترموديناميكا. والفكرة الكلاسيكية لشرودنغر عن «التغذّي على الإنتروبيا السالبة» تفسّر استمرار النظام، لا نشوءه. وإلى جانب هذا العمل في الأرشيف توجد دراسات عن الخصائص اللونية للنجوم الصالحة للحياة، ونماذج كمومية للاختيار الحر، ومفاتيح فوضوية في الأنظمة الحية، وآليات خلوية للتشكّل. وكلها تتصل بصورة أو بأخرى بالانتقال من غير الحي إلى الحي، لكن هذه المقالة تتميّز بمحاولتها تقديم معيار فيزيائي صارم لانتخاب الوراثة.
يبني المؤلف نموذجًا نظريًا على أساس نظرية الانحرافات الكبرى (large deviation theory) ومبرهنة التذبذب لكروكس (Crooks fluctuation theorem). ويُقارَن مساران مثاليان لنظام كيميائي: أحدهما بحفز ذاتي بسيط، والآخر بمُضاعِف مصفوفي تكيّفي. ويُدخَل للمُضاعِف معدّل تكيّف فعّال α ينمو خطيًا مع الزمن. ثم تُحسَب التبديدات التكاملية للمسارين ونسبة احتمالهما. والخطوة المحورية هي استنتاج أن هذه النسبة تنمو كأُسّ مزدوج للزمن.
النتيجة الأساسية هي الاقتراح 1: في نظام يحتوي على سلائف لكلٍّ من الحفّاز الذاتي الساكن والمُضاعِف التكيّفي، تنمو نسبة احتمال المسار التضاعفي إلى المسار الحفزي الذاتي كـ exp(exp(τ²)). وهذا يعني أن المسار التضاعفي يصبح، عند زمن كبير بما يكفي، أكثر احتمالًا بصورة ساحقة. ويُحدَّد الزمن الحرج للاستحواذ τ(crit) باللحظة التي يعوّض فيها الأثر المتراكم للتكيّف التأخّر الحركي الابتدائي للمُضاعِف. كما تُصاغ شروط عتبية: دقة تضاعف أعلى من عتبة أيغن (Eigen threshold)، وسرعة حركية أعلى من سرعة التدهور، ومورد كافٍ، وحماية من التسلسلات الطفيلية.
يتميّز هذا العمل عن الدراسات المجاورة بأنه لا يقدّم وصفًا نوعيًا، بل معيارًا رياضيًا صارمًا لانتخاب الوراثة. وخلافًا للأعمال عن لون النجوم أو الآليات الخلوية، يتركّز هنا الاهتمام على الأساس الترموديناميكي للتطوّر. وهذه أول محاولة لاستنتاج الانتخاب الدارويني كنتيجة للفيزياء الإحصائية للأنظمة غير المتوازنة، لا كمبدأ بيولوجي مستقل. وقد يجمع هذا المقاربة بين الفيزياء والبيولوجيا في تفسير أصل الحياة.
يفترض النموذج موردًا لا ينضب، ويُهمل عدم التجانس المكاني والتقسيم الحيّزي (compartmentalization). ويمكن للأعمال المستقبلية أن تُدرج معادلات تفاضلية مقترنة لأنواع مختلفة لوصف ديناميكية الطفيليات بدقة أكبر. كما يثير الاهتمام دراسة تشبّع سرعة التكيّف عند الاقتراب من القيود الكيميائية الحيوية. ومن الممكن التوسّع إلى مشاهد اللياقة متعددة الأبعاد.
قد تؤثر النتائج في الكيمياء التجريبية لأصل الحياة، بتقديمها سمة كمّية واضحة للانتقال إلى نظام متطوّر. كما تمنح نظرة جديدة إلى الاستقرار الحركي الديناميكي في الترموديناميكا غير المتوازنة.
إجراء التجربة المقترحة بمفاعل جرياني وقياس حراري متساوي الحرارة للتحقق من البصمة المتوقّعة. وتطوير نموذج أكثر واقعية يراعي نضوب الموارد والتأثيرات المكانية.
في مجال أصل الحياة تبقى مسألة كيفية نشوء المعلومات الوراثية من المادة غير الحية دون حل. ويربط هذا العمل تلك المسألة بمبادئ الفيزياء الإحصائية الأساسية، فيقترح آلية لانتخاب الوراثة عبر التبديد. وهذا يتصل مباشرة بمشكلة التولّد التلقائي (abiogenesis) والانتقال من التطوّر الكيميائي إلى التطوّر البيولوجي.
الأُسّ المزدوج في الاحتمال يعني أنه بعد اللحظة الحرجة لا يصبح المسار التضاعفي أكثر احتمالًا فحسب، بل يصبح مهيمنًا إلى حدّ ينمو فيه لوغاريتم لوغاريتمه تربيعيًا مع الزمن. وهذا أحد أسرع أنماط النمو التي تظهر في النماذج الفيزيائية.