قدر ماء على الموقد. تنخفض الحرارة: درجة واحدة فوق الصفر، صفر، درجة تحت الصفر — يبقى الماء سائلًا. لكن في لحظة ما، يكفي نَفَس خفيف لتتجمد الكتلة كلها فورًا إلى جليد. هذه القفزات يسميها الفيزيائيون تحوّلات طورية. تحدث قفزات مشابهة أيضًا في المجتمعات الحية — فقط بدل درجة الحرارة تلعب قوى أخرى الدور.
في العمل الجديد، أظهر العلماء بدقة أن تجمعات الميكروبات تخضع لتحوّلات طورية حقيقية من النوع الأول. كمثال، درسوا بكتيريا أدخلوا إليها بلازميدات — جزيئات صغيرة دائرية من الحمض النووي تطفو داخل الخلية منفصلة عن الكروموسوم الرئيسي. قد يمنح البلازميد مقاومة لمضاد حيوي أو القدرة على التغذي على مادة جديدة، لكن نسخه وصيانته يستهلكان موارد البكتيريا. إذا لم تفُق الفائدة التكلفة، يصبح البلازميد عبئًا.
اشتقّ المؤلفون حدًّا أدنى صارمًا: إذا انخفض متوسط عدد البلازميدات لكل خلية عن عتبة معينة، تفقد المجموعة كلها بلازميداتها دفعة واحدة. فوق العتبة — تبقى البلازميدات، تحتها — تختفي تقريبًا في لحظة. لا يوجد انتقال تدريجي. هذا الانهيار الحاد يفسّر لماذا نرى غالبًا في تجارب الميكروبات نمط «الكل أو لا شيء»: إما أن تكون الصفة موجودة عند الجميع، أو لا تكون عند أحد.
الارتباط بأنساب الخلايا يضيف عمقًا. كل بكتيريا تنقسم، ويرث نسلها البلازميدات. إذا انخفض عدد البلازميدات في فرع ما عن العتبة بسبب تذبذبات عشوائية، فإن هذا الفرع محكوم عليه بالفناء — وسرعان ما يتبعه المجتمع بأكمله. هكذا تتراكم القصص الفردية لتشكّل انكسارًا جماعيًا. الاستنتاج العملي بسيط: علماء التقنية الحيوية الذين يُدخلون جينات مفيدة في البكتيريا يمكنهم مسبقًا حساب عدد النسخ التي يجب الحفاظ عليها حتى لا «يتجمد» المزرعة في حالة غير مرغوب فيها.
التحوّلات الطورية من النوع الأول مألوفة للجميع: ذوبان الجليد، غليان الماء، تصلّب الشوكولاتة. الآن نفس الجهاز الرياضي يصف مصير مجتمع بكتيري بأكمله.
في «الحديقة الجوراسية»، كان الأبطال يملؤون الفجوات في حمض ديناصورات النووي بجينات ضفادع — وكانوا يحصلون على قفزات غير متوقعة في السلوك. هنا، القفزة لا تنشأ من جينات غريبة، بل من مجرد عدّ عددها.