Однако мы пока не выяснили, каким образом пусть даже двадцать аминокислот могут быть закодированы всего лишь четырьмя основаниями ДНК. Дело в том, что механизм клетки «считывает» ДНК блоками по три пары оснований за раз. Каждый блок, состоящий из трех пар оснований, называется кодон и может выглядеть как А А А, ГЦГ или любая другая комбинация А, Ц, Г и Т. Из всего лишь четырех оснований можно создать шестьдесят четыре различных кодона, и этого количества будет более чем достаточно для двадцати аминокислот. Некоторые аминокислоты закодированы более чем одним кодоном. Например, аминокислота под названием лизин закодирована кодонами ААА и ААГ. Некоторые кодоны вообще не занимаются кодированием аминокислот. Они служат сигналами, сообщающими механизму клетки о завершении кодирования последовательности белков. Такие кодоны называются терминирующими кодонами или терминаторами.
Как именно ДНК в наших хромосомах выполняет функции сценария для производства белков? Делает она это при помощи белка-посредника, молекулы, которая называется матричной РНК (мРНК). мРНК очень похожа на ДНК, хотя и отличается от нее в некоторых существенных деталях. Ее основная цепочка слегка отлична от ДНК (поэтому она и называется РНК, что означает рибонуклеиновая, а не дезоксирибонуклеиновая, кислота); она является одноцепочечной (так как состоит лишь из одной цепочки); вместо основания Т в ней находится очень похожее, но все же отличающееся от него основание У (сейчас нам нет необходимости вдаваться в подробности, почему это происходит и к чему приводит). Когда «прочитывается» определенный участок ДНК, чтобы на основании этого сценария был произведен некий белок, громадный комплекс белков «отстегивает» нужную часть ДНК и делает копии мРНК. При этом комплекс пользуется принципом спаривания оснований, поэтому сделанные им копии мРНК идеальны. После этого молекулы мРНК используются в качестве временных шаблонов в специализированных структурах клетки, ответственных за производство белков. Они прочитывают трехбуквенный код кодона и связывают вместе требуемые аминокислоты для образования более длинных белковых цепочек. Весь этот процесс, конечно, намного сложнее, но принцип его именно такой.
Возможно, эта механика станет более понятной, если мы в очередной раз воспользуемся аналогиями из нашей повседневной жизни. Процесс поступательного движения от ДНК к мРНК и к белку можно сравнить с обработкой изображения, полученного с помощью цифрового фотоаппарата. Допустим, своей цифровой камерой мы сделали снимок просто невероятно прекрасного пейзажа. Мы хотим, чтобы другие люди имели к нему доступ, но при этом ни в коем случае не могли бы вносить в него какие-либо изменения. Исходный файл на нашей камере — это чертеж ДНК. Мы копируем его в другой формат, который нельзя подвергнуть обработке — пусть это будет, скажем, PDF, — а потом по электронной почте рассылаем тысячи копий этого файла в формате PDF всем, кто только проявит интерес к нашей работе. Файл PDF — это матричная РНК. Любой желающий, будь на то его воля, сможет распечатывать бумажные копии этого файла PDF в каких угодно количествах, и эти бумажные копии являются белками. Так что каждый человек в мире сможет распечатать наш снимок, но файл с его оригиналом — только один.
Но зачем столько сложностей, почему бы ни передавать информацию напрямую? Существуют несколько веских причин, по которым эволюция отдает предпочтение именно такому витиеватому методу. Одна из них заключается в том, чтобы предотвратить порчу сценария, файла с оригинальным изображением. Когда ДНК «расстегивается», она становится относительно уязвимой для изменений, и в процессе эволюции клетки научились защищать ее от этой опасности. Непрямой способ передачи информации, при котором ДНК кодирует белки, минимизирует отрезок времени, когда определенный участок ДНК остается открытым и уязвимым. Другая причина, по которой именно такой способ передачи информации выбран эволюцией, состоит в том, что он позволяет определять необходимые количества конкретных белков, вырабатываемых в ходе этого процесса, что называется пластичностью.