راز چپ یا راست دست بودن: از گوریل و حلزون تا روسای جمهور آمریکا و بوی لیموو کاج!

به گزارش فرارو، اگرچه دو دست ما آینه‌ای از یکدیگر هستند، اما به طور کامل با یکدیگر همپوشانی ندارند. غیرممکن است که یک دست را روی دست دیگر قرار دهید به گونه‌ای که تمام قسمت‌های هر دو دست در یک جهت قرار گیرند.

هم چنین، دست راست ما نمی‌تواند با دست چپ مان دست بدهد. این یک سوال جالب را ایجاد می‌کند آیا جهانی که تصویر آینه‌ای از جهان ما باشد دقیقا مشابه دنیای ما خواهد بود؟

دست چپ، دست راست
زمانی که به بدن خود نگاه می‌کنیم می‌بینیم که اگرچه از نظر بیرونی متقارن هستیم (به عبارت دیگر، سمت راست با سمت چپ یکسان به نظر می‌رسد) یک عدم تعادل ظاهری بین راست و چپ وجود دارد. حدود ۹۰ درصد از انسان‌ها راست دست هستند به این معنی که آنان عمدتا از دست راست خود برای کار‌هایبه گزارش فرارو، روزانه استفاده می‌کنند.

به همین دلیل است که ابزار‌هایی مانند قیچی یا در بازکن قوطی‌ها برای افراد راست دست طراحی شده‌اند. نادر بودن نسبی چپ دستی در بین انسان‌ها منجر به طرح عبارات منفی مرتبط با چپ دستی شده که ظاهرا ناشی از بیگانه هراسی است. برای مثال، عبارت عبری "دو دست چپ" و کلمه انگلیسی "شیطان" که به معنای "شر" یا "بدخواه" است از کلمه لاتین "چپ دست" نشئت گرفته‌اند.

خصومت نسبت به افراد چپ دست به ویژه در تلاش برای تغییر مذهب یا آموزش مجدد آنان مشهود بوده تلاشی که تا همین اواخر ادامه داشت. برای مثال، فردی که چپ دست بود و در اتحاد جماهیر شوروی بزرگ شده می‌گفت بازوی چپ اش را به پشتی صندلی بسته بود تا از استفاده از دست چپ اش برای گرفتن مداد زمانی که نوشتن را در کلاس اول یاد می‌گرفت جلوگیری کند. چنین اقداماتی در گذشته بسیار رایج بودند.

بیایید به سیاست بازگردیم. قابل توجه است که از ۱۵ رئیس جمهور گذشته ایالات متحده هفت نفر چپ دست بودند: هربرت هوور، هری ترومن، جرالد فورد، رونالد ریگان، جورج بوش پدر، بیل کلینتون و باراک اوباما.

بسیاری دیگر از نامزد‌های ریاست جمهوری از جمله جان کری و جان مک کین نیز چپ دست بودند. بنابراین، آیا می‌توانیم نتیجه بگیریم که افراد چپ دست تمایل بیش تری برای دستیابی به موقعیت‌های رهبری دارند؟ البته که نه. به سختی می‌توان این موضوع را به طیف وسیعی از چپ دست‌ها تعمیم داد، زیرا تمام روسای جمهور ایالات متحده از قرن ۱۹ و اوایل قرن ۲۰ در زمانی زندگی می‌کردند که وادار کردن افراد چپ دست به نوشتن با دست راست خود معمول بود. از این رو تعیین دست غالب واقعی آنان دشوار است.

مغز چپ، مغز راست
با توجه به این که مغز به دو نیمکره تقسیم می‌شود که هر کدام سمت مخالف بدن را کنترل می‌کنند. بنابراین، در اکثر افراد نیمکره چپ غالب است و در نتیجه راست دست می‌شوند. به طور کلی عملکرد‌ها به طور مساوی بین دو نیمکره توزیع می‌شوند، اما معلوم می‌شود که در مورد پردازش گفتار این طور نیست. در ۹۵ درصد از افراد راست دست پردازش گفتار در نیمکره چپ انجام می‌شود که دست غالب را نیز کنترل می‌کند. بنابراین، افرادی که در سمت چپ مغز دچار سکته مغزی می‌شوند ممکن است در سمت راست بدن فلج شده و در درک گفتار و زبان دچار مشکل شوند.

دو نیمکره مغز توسط ساختاری به نام جسم پینه‌ای به هم متصل شده اند که ارتباط و انتقال اطلاعات بین نیمکره‌ها را تسهیل می‌کند. در دهه ۱۹۶۰ میلادی درمان صرع شدید با انجام عمل جراحی که شامل قطع جسم پینه‌ای بود در ایالات متحده به عملی رایج تبدیل شد. بیمارانی که تحت این روش درمانی قرار گرفتند، اما از عوارض جانبی غیر عادی رنج بردند. برای مثال، زمانی که یک شئی را با دست چپ خود لمس می‌کردند می‌توانستند آن شئی و ویژگی هایش را تشخیص دهند، اما نمی‌توانستند نام آن را به زبان بیاورند. این بدان خاطر بود که سمت راست مغز که اطلاعات حسی را دریافت می‌کرد قادر به انتقال اطلاعات به سمت چپ مغز نبود سمتی که مسئول گفتار و پردازش کلمات است.

تمام موارد ذکر شده فوق پرسش درباره چرایی را مطرح می‌سازد؟ اگر بدن متقارن است و دو طرف مغز آینه‌ای از یکدیگر هستند چرا توزیع نابرابر تسلط مغز را مشاهده می‌کنیم؟ چرا غالبیت چپ مغز وجود دارد که منجر به مازاد قابل توجهی از افراد راست دست در سطح جهان می‌شود و در اکثریت قابل توجهی از افراد پردازش گفتار و زبان در نیمکره چپ شان قرار دارد؟ چرا توزیع افراد چپ دست در سراسر جهان ۵۰ درصد نیست؟

به عنوان نکته قابل ذکر است که یک رویکرد قدیمی در روانشناسی (که امروزه نیز به آن اشاره می‌شود) حاکی از آن است که یک سمت مغز مسئول توانایی‌های انسان و سمت دیگر مسئول توانایی‌های عملی و شناخت فضایی است. با این وجود، این رویکرد به طور کامل فاقد پشتیبانی در تحقیقات علمی است.

از دیدگاه ارثی یک فرد راست دست یا چپ دست می‌تواند از هر ترکیبی از والدین متولد شود. بنابراین، تصویر ژنتیکی ساده نیست.

گوریل‌ها و حلزون‌ها
تسلط دست در نزدیک‌ترین خویشاوندان زنده ما شامپانزه‌ها و گوریل‌ها نیز وجود دارد. در میان این نخستی‌ها وضعیت متعادل‌تر است و ۳۵ درصد چپ دستی را نشان می‌دهند. با این وجود، هنوز ترجیح آشکاری برای راست دستی وجود دارد.

اگر نگاهی به عقب‌تر در قلمروی حیوانات داشته باشیم حتی حلزون‌ها نیز در شکل پوسته خود تمایل به یک طرف را نشان می‌دهند. اکثر حلزون‌ها ساختار صدفی راست دست دارند به این معنی که اگر تصور کنیم از دهانه آن وارد شده و به داخل راه می‌رویم در جهت خلاف جهت عقربه‌های ساعت حرکت می‌کنیم مشابه جهت تا کردن انگشت دست راست. از طرف دیگر، اگر حرکت از دهانه پهن به انتهای باریک مانند جهت تا شدن انگشت دست چپ ما باشد یک پوسته چپ دست است.

اکثر گونه‌های حلزون تک دستی را نشان می‌دهند و تنها تعداد کمی از گونه‌ها دارای دست‌های مختلط هستند به طوری که حدود ۹۰ درصد راست دست و تنها ۱۰ درصد چپ دست هستند.

در اینجا نیز همین پدیده را مشاهده می‌کنیم: وقتی بین دو گزینه آینه‌ای راست و چپ یک انتخاب وجود دارد یکی از گزینه‌ها بر دیگری ترجیح داده می‌شود و در نتیجه توزیع نابرابر می‌شود. در حالی که افراد چپ دست ممکن است با استفاده از ابزار‌های خاصی مانند در بازکن کنسرو یا قیچی مشکل داشته باشند حلزون‌های چپ دست با چالش‌های مهم تری روبرو هستند: به دلایل فنی آنان در جفت گیری با حلزون‌های راست دست از همان گونه‌ها مشکل خواهند داشت.

برخی از افراد حتی از حلزون‌ها به عنوان حیوان خانگی نگهداری می‌کنند و کارزار‌های اینترنتی را برای یافتن همسر مناسب برای حلزون‌های چپ دست خود راه اندازی کرده اند. به نظر می‌رسد حلزون‌های چپ دست در طول دعوا نسبت به همتایان راست دست خود برتری دارند به ویژه هنگامی که از خود در برابر مار‌ها دفاع می‌کنند.

در قلمروی شیمی و مواد
بیایید تمرکز را از حیوانات به قلمروی مواد و شیمی تغییر دهیم. در سال ۱۸۴۸ میلادی "لوئی پاستور" دانشمند معروف که فرآیند پاستوریزاسیون را اختراع کرد و یکی از بنیانگذاران نظریه میکروب است توجه خود را به کریستال‌های اسید تارتاریک که به عنوان اسید شراب یا اسید انگور نیز شناخته می‌شود معطوف کرد. پاستور با استفاده از میکروسکوپ خود این کریستال‌ها را بررسی کرد و در کمال تعجب متوجه شد که دو نوع کریستال وجود دارد که هر یک تصویر آینه‌ای از دیگری است درست مانند دست راست و چپ یا پوسته راست دست و چپ دست. اگرچه کریستال‌ها تقریبا یکسان به نظر می‌رسیدند، اما روی هم قرار نمی‌گرفتند.

پاستور تصمیم گرفت دو شکل کریستال‌ها را از هم جدا کند. او با استفاده از موچین‌های ظریف کریستال‌های ریز را یکی یکی برداشت و در دو توده جداگانه قرار داد. بنابراین، او ثابت کرد که اسید تارتاریک دو شکل دارد: راست و چپ. بعدا مشخص شد که این پدیده راست دستی و چپ دستی که در شیمی به نام کایرالیتی (دست سانی یا وضعیتی که در آن مولکول فعالیت نوری از خود نشان دهد و بر تصویر آینه ‏ای خود منطبق نباشد) شناخته می‌شود در مواد دیگر نیز وجود دارد.

با گذشت زمان مشخص شد که کایرالیتی در تعداد بی‌شماری مولکول‌های آلی که به عنوان بلوک‌های سازنده حیات عمل می‌کنند گسترش یافته است.

به نظر می‌رسد که حتی در دنیای مواد و بیوشیمی دو شکل ظاهری راست دست و چپ دست که در شیمی "انانتیومرها" (پادهمسان پار، در شیمی به فضایی به دو ایزومر فضایی که تصویر آینه‌ای آن بر یکدیگر منطبق نباشند گفته می‌شود) نامیده می‌شود به طور یکنواخت توزیع نشده اند و ترجیح برای یک طرف خاص وجود دارد. با این وجود، برخلاف نمونه‌های قبلی در دنیای مواد تقریبا در همه موارد یک طرف کاملاً غالب است و مولکول‌های آینه‌ای به سادگی وجود ندارند.

برای مثال، در طبیعت تنها یک شکل قند وجود دارد: نوع راست دست (اگرچه در مولکول‌ها طبقه بندی دقیقا به طرفین بدن مربوط نمی‌شود). برای مثال، در مودر قند انگور یا گلوگر فقط شکل راست دست که به نام "D" نیز شناخته می‌شود وجود دارد.

تولید کنندگان مواد غذایی اغلب دوست دارند آن را با عنوان "دکستروز" یا گلوکز D شکل برچسب گذاری کنند که می‌تواند گیج کننده باشد، زیرا تمام گلوکز در طبیعت البته به شکل دکستروز وجود دارد. DNA ماده ژنتیکی که در هسته سلول‌های بدن ما یافت می‌شود به شکل یک مارپیچ دوگانه وجود دارد و مانند هر مارپیچ (یا پوسته) کایرال نیز می‌باشد. از آنجایی که در میان چیز‌های دیگر از قند‌هایی تشکیل شده است که همگی راست دست هستند خود مولکول DNA نیز راست دست است.

یک تفاوت کوچک
از نظر فیزیکی، مولکول‌های راست دست و چپ تقریباً در تمام ویژگی‌های خود یکسان هستند: رنگ، چگالی، دمای ذوب و غیره. در واقع، تنها عامل تمایز بین آن دو توانایی شان در چرخش نوعی نور به نام "نور قطبی" است. نور پلاریزه به نوع نوری اطلاق می‌شود که در یک جهت قرار می‌گیرد (برای مثال، نور خورشید پس از عبور از عینک آفتابی پولاروئید قطبی می‌شود). مولکول‌های با کایرالیتی مخالف را می‌توان با این واقعیت تشخیص داد که یکی از انانتیومر‌های مولکول نور پلاریزه شده را به سمت راست می‌چرخاند در حالی که انانتیومر دیگر آن را به سمت چپ می‌چرخاند.

با این وجود، فراتر از خاصیت نسبتا باطنی چرخش نور مولکول‌های راست دست و چپ دست رفتار‌های کاملا متمایزی را در سیستم‌های بیولوژیکی نشان می‌دهند. از آنجایی که تمام موجودات زنده تنها از یک نوع مولکول تشکیل شده اند تمام گیرنده‌ها و فرآیند‌های بیوشیمیایی در بدن مطابق با کایرالیتی مولکول‌ها تنظیم شده‌اند دقیقا مانند روشی که یک درب بازکن قوطی برای افراد راست دست طراحی شده است یا این که چگونه دست راست شما صرفا می‌تواند با دست راست دیگری دست بدهد.

بنابراین، بدن ما به هر انانتیومر یا تصویر آینه‌ای از یک مولکول خاص واکنش متفاوتی نشان می‌دهد. یک مثال عالی از این موضوع ماده‌ای به نام لیمونن است یک جزء کلیدی در پوست مرکبات که عطر و بوی پرتقال و لیمو را به آن می‌دهد. لیمونن راست دست بوی پرتقال می‌دهد در حالی که انانتیومر چپ دارای رایحه مشخصی از کاج است!

اگرچه مولکول‌ها از نظر شیمیایی یکسان هستند و خواص فیزیکی آنان تقریبا غیرقابل تشخیص است، اما حس بویایی ما به راحتی می‌تواند بین آنان تمایز قائل شود و مغز انسان به دلیل ماهیت کایرال مولکول‌های پروتئینی که ما را تشکیل می‌دهند تجربه بویایی منحصر به فردی را به هر مولکول اختصاص می‌دهد.

یک مثال کمتر خوشایند داروی تالیدومید است که برای درمان تهوع صبحگاهی که عمدتا در دهه‌های ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰ میلادی برای زنان باردار تجویز می‌شد مورد استفاده قرار می‌گرفت. مولکول‌های این دارو می‌تواند به دو صورت راست دست یا چپ وجود داشته باشد و به صورت مخلوط فروخته می‌شد. مشخص شد در حالی که فرم راست دست واقعا از تهوع صبحگاهی جلوگیری می‌کند شکل چپ دست تاثیر مخربی بر رشد جنین دارد و در نتیجه نوزادانی با ناهنجاری‌های جسمی شدید متولد شدند.

از سوی دیگر، دارو‌هایی مانند آنتی بیوتیک پنی سیلین وجود دارند که به عنوان مثال مخالف عمل می‌کنند و باکتری‌ها دیواره سلولی خود را با استفاده از شکل چپ دست آمینو اسید آلانین می‌سازند در حالی که انسان و سایر حیوانات از فرم راست دست استفاده می‌کنند. پنی سیلین از نظر ساختار شبیه به شکل چپ دست آلانین است. بنابراین، باکتری‌ها سعی می‌کنند از آن برای ساختن دیواره سلولی خود استفاده کنند، اما از آنجایی که واقعا آلانین نیست تشکیل باکتری دیواره سلولی را مختل می‌کند و در نتیجه منجر به مرگ باکتری‌ها می‌شود بدون آن که به ما آسیبی برساند.

سفر به دنیای فیزیک زیر اتمی
پس از کاوش در قلمرو حیوانات، شیمی و بیوشیمی سفرمان ما را به دنیای فیزیک زیر اتمی می‌برد. ما به یکی از پرسش‌هایی که در ابتدای مقاله مطرح کردیم باز می‌گردیم: آیا جهانی که ما از طریق آینه می‌بینیم با دنیای خودمان یکسان خواهد بود؟ آیا می‌تواند از نظر فیزیکی وجود داشته باشد؟ تا دهه ۱۹۵۰ پاسخ مثبت بود. به عبارت دیگر، اگر به هر پدیده در سراسر جهان به گونه‌ای که توسط یک آینه منعکس می‌شود نگاه کنیم مشکلی وجود ندارد: در آینه اجسام کماکان به دلیل گرانش به سمت پایین سقوط می‌کنند و بار‌های الکتریکی منفی (-) و مثبت (+) و هم چنان به سمت یکدیگر جذب می‌شوند. به عبارت دیگر، دانشمندان بر این باور بودند که نتایج هر آزمایشی که از طریق آینه انجام می‌شود یا به طور دقیق‌تر منعکس شده توسط آینه با نتایج به دست آمده بدون آینه یکسان خواهد بود.

در اواسط دهه ۱۹۵۰ میلادی دانشمندان "چن نینگ یانگ" و "سونگ دائو لی" اشاره کردند یکی از نیرو‌های بنیادی طبیعت که به عنوان نیروی هسته‌ای ضعیف شناخته می‌شود ممکن است این تقارن را از طریق فرآیند پیچیده‌ای که بین ذرات زیر اتمی رخ می‌دهد مختل کند.

"چیئن شیونگ وو" و همکاران اش به طور تجربی این تقارن شکسته را نشان دادند. به طور خلاصه، او نشان داد که در واپاشی بتا پدیده‌ای که در آن الکترون‌ها از هسته اتمی کبالت - ۶۰ ساطع می‌شوند گسیل الکترون‌ها به دو طرف میدان مغناطیسی متقارن نیست. طرح این موضوع باعث شد که یانگ و لی در سال ۱۹۵۷ جایزه نوبل فیزیک را دریافت کنند. تحقیقات یانگ و لی و آزمایش وو نشان داد که جهان منعکس شده در یک آینه به طور صد در صد با دنیایی که ما در آن زندگی می‌کنیم یکسان نیست! این آزمایش به پرسش دیگری که پیش‌تر مطرح کردیم پاسخ داد: از آنجایی که جهان منعکس شده در آینه با جهان ما یکسان نیست یک روش فیزیکی برای تعریف سمت چپ با استفاده از آزمایش انجام شده توسط وو وجود دارد که نشان دهنده ارجحیت یک طرف در انتشار ذرات در حین واپاشی رادیواکتیو است که به نیروی هسته‌ای ضعیف مرتبط است.

این موضوع منجر به طرح این فرضیه شد که نیروی هسته‌ای ضعیف که کایرال است همان طور که توسط محاسبات نشان داده شده باعث ایجاد تفاوت جزئی در پایداری مولکول‌ها می‌شود که منجر به عدم تقارن در سراسر جهان می‌شود.

ما سفر خود را در مجمع ملی فرانسه آغاز کردیم و به دنیای ذرات زیراتمی رسیدیم جایی که به نظر می‌رسد طبیعت یک طرف را بر طرف دیگر ترجیح می‌دهد.