منذ صدور كتاب شرودنغر «ما هي الحياة؟» صار من المعتاد فهم الأحياء عبر تفاعل المادة والطاقة والمعلومات. وقد ربطت أعمال لاحقة لغولدنفيلد وفوزي، وفرانك وإنغلاند، بين الوراثة والتطور والديناميكا الحرارية في صورة واحدة بعيدة عن التوازن. ويقف عملنا إلى جانب الأبحاث التي تنظر إلى الحياة كظاهرة جماعية بعيدة عن التوازن، تتراكم فيها المعلومات وتتكيّف بفعل الانتخاب الطبيعي. وهناك بالفعل محاولات لوصف التعرّف البيولوجي ومشاهد التطور وإيقاعات النظم البيئية، لكن لم يُقدَّم بعد طقم متكامل من المبادئ الفيزيائية الدنيا للحياة القابلة للتكيّف.
لم يُجرِ المؤلف تجارب ولم يبنِ نماذج رياضية. بدلًا من ذلك افترض ستة مبادئ يراها ضرورية للحياة القابلة للتكيّف: وجود مصدر للإنتروبيا، وثبات المعلومات، واستجابة سريعة لتغيّرات البيئة، وتكرارية العمليات، وكفاءة في الطاقة، ووجود شبكات من عدد كبير من المفاتيح المتبادلة التأثير. ثم فحص مدى انسجام نتائج هذه المبادئ مع الحقائق البيولوجية المعروفة: من استقرار الحمض النووي DNA وسرعة التشكّلات البروتينية إلى دورية انقسام الخلايا والحوسبة الموزّعة في الشبكات العصبية.
تظهر المبادئ الستة فعلًا على كل مستويات التنظيم البيولوجي. يتجلّى مصدر الإنتروبيا في التمثيل الضوئي والتمثيل الكيميائي، حيث تستفيد الكائنات من تدرّجات خارجية. ويبدو ثبات المعلومات في هرمية حالات شبه مستقرة: من الحمض النووي DNA بذاكرة تمتد أجيالًا إلى اللدونة المشبكية بذاكرة تمتد عقودًا. وتوفّر التشكّلات البروتينية والتعديلات بعد الترجمة استجابة سريعة تعمل في مدى الميكروثانية إلى الميلي ثانية والثواني إلى الدقائق، خلافًا للتنظيم الجيني البطيء. وتتحقق التكرارية عبر دورات أنزيمات ATPase وGTPase والقنوات الأيونية وانقسام الخلايا. وتظهر الكفاءة في عمل الإنزيمات والشيفرات العصبية التي توازن بين الدقة وكلفة الطاقة. وأخيرًا تشكّل المفاتيح المتعددة شبكات: من حلقات التنظيم الجيني إلى التجمعات العصبية والنظم البيئية. وكل هذه الأنماط تتكرر على مقاييس مختلفة، ما يشير إلى عالميتها.
يسير العمل في المجرى العام للأبحاث المجاورة التي تربط الأحياء بالفيزياء غير المتوازنة ونظرية المعلومات. والفرق أنه يقدّم هنا قائمة متكاملة بالمبادئ الدنيا، لا تحليلًا لظاهرة منفردة، ويدّعي الشمول للحياة القابلة للتكيّف. وهذا تركيب أكثر منه اكتشافًا جديدًا: فقد جمع المؤلف مشاهدات متفرقة في إطار واحد وأظهر أن الأنماط التنظيمية نفسها تتكرر من المستوى الجزيئي إلى مستوى النظم البيئية. وقد يساعد هذا المنهج على رؤية القيود الفيزيائية المشتركة حيث لم يُرَ سابقًا سوى الخصوصية البيولوجية.
الخطوة التالية هي تحويل المبادئ النوعية إلى كمية. فلكل مسلَّمة من المسلَّمات الست يجب إيجاد قيود قابلة للقياس: الزمن الأقصى لعمر المعلومات، والمقايضة بين سرعة التبديل وكلفة الطاقة، وحدود تعقيد الشبكات، والعلاقة بين التبديد والأداء التكيّفي. وإذا نجح ذلك، تحوّل الإطار من تصنيف إلى نظرية تنبؤية قابلة للاختبار تجريبيًا.
قد يفيد الإطار في علم الأحياء الاصطناعي عند تصميم شبكات تنظيمية مصنوعة، وكذلك في علم الأعصاب وعلم البيئة كلغة مشتركة لوصف معالجة المعلومات في الأنظمة الحية.
المهمة القريبة هي صياغة كل مبدأ في صورة متباينة رياضية أو مسألة أمثلية، ثم اختبار ما إذا كانت هذه القيود تتحقق في أنظمة بيولوجية حقيقية.
يبقى في علم الأحياء سؤال مفتوح: ما القيود الفيزيائية التي تجعل التكيّف ممكنًا؟ وترتبط المبادئ الستة المقترحة مباشرة بمشكلة أصل الحياة غير المحلولة، وبالبحث عن قوانين تطورية عالمية لا تتوقف على ركيزة بعينها.
في عام 1943 وصف شرودنغر الحامل المفترض للوراثة بأنه «بلورة غير دورية»، قبل عشر سنوات من اكتشاف اللولب المزدوج للحمض النووي DNA. وقد صدقت حدسيته: فالمعلومات في الحمض النووي DNA مكتوبة فعلًا بتسلسل غير منتظم من النيوكليوتيدات، لا بشبيكة دورية.