Предположим, что есть важная химическая реакция, в которой компонент А объединяется с компонентом B, чтобы образовать продукт Z. В химической лаборатории мы добиваемся этого, взяв с одной полки бутылку с этикеткой А, а с другой полки бутылку с этикеткой B, смешав их содержимое в чистой колбе, и обеспечив другие необходимые условия, такие как нагревание или взбалтывание. Мы добиваемся определенной нужной нам реакции, взяв только две бутылки с полки. В живой клетке много молекул А и много молекул B, плавающих в окружающей жидкости среди огромного разнообразия молекул, где они могут встретиться, но даже при встрече объединяются редко. В любом случае, их встреча не более вероятна, чем тысячи других возможных комбинаций. Теперь мы вводим фермент, названный abz-аза, который специально приспособлен, чтобы катализировать реакцию A+B=Z. В клетке есть миллионы молекул abz-азы, и каждая действует как автоматизированный лаборант. Каждый лаборант- abz-аза захватывает одну молекулу, не с полки, но свободно плавающую в клетке. Затем он захватывает проплывающую мимо молекулу B. Он твердо удерживает А своими захватами, так чтобы та была обращена в определенном направлении. И так же твердо он удерживает B, чтобы она примыкала к A только в правильном положении и ориентации, чтобы скрепить ее с A и создать Z. Фермент также может делать другие вещи – аналогично лаборанту-человеку уметь обращаться с мешалкой или зажигать Бунзеновскую горелку. Он может образовать временное химическое соединение с A или B, обмениваясь атомами или ионами, которые, в конечном счете, возвращаются, таким образом, получается, что фермент остается таким же, как был, так же как катализатор. В результате всего этого в определенной формы "захватах" молекулы фермента образуется новая молекула Z. Тогда лаборант выпускает новый продукт Z в жидкость и ждет проплывающий мимо другой компонент А, после чего захватывает его, и цикл возобновляется.
Если бы не было автоматизированного лаборанта, то свободно плавающий A иногда врезался бы в свободно плавающий B при правильных условиях образования соединения. Но такое случайное событие было бы редким, не более обычным, чем случайные столкновения, которые либо A, либо B могли бы совершать с большим количеством других потенциальных партнеров, . A мог столкнуться с C и образовать Y. Или B мог бы врезаться в D и образовать X. Небольшое количество Y и X все время создается благодаря случайному дрейфу. Но присутствие лаборанта, фермента abz-азы, кардинально все меняет. В присутствии abz-азы Z ставится на поток (с точки зрения клетки) в промышленных количествах: фермент обычно умножает скорость спонтанной реакции в пределах от миллиона до триллиона раз. Если бы был введен другой фермент, acy-аза, то A соединялись бы с C вместо B, снова же на скорости быстро мчащегося ленточного конвейера, создавая щедрый запас Y. Это все те же молекулы А, о которых мы говорили, не ограниченные бутылкой, а свободные соединяться с B или с C, в зависимости от того, какой фермент присутствует для их захвата.
Скорости выработки Z и Y будут поэтому зависеть, кроме всего прочего, от того, сколько каждых из двух конкурирующих лаборантов, abz-азы и acy-азы, плавает в клетке. А это зависит от того, какой из двух генов включен в ядре клетки. Однако все немного сложнее: даже если молекула abz-азы присутствует, она может быть инактивирована. Один способ, которым это может случиться, состоит в том, что появляется другая молекула и занимает активную "впадину" фермента. Это – как если бы на автоматизированного лаборанта временно надели наручники. Наручники напоминают мне, между прочим, необходимость исполнить ритуал, предупреждающий что, как всегда бывает с метафорами, есть риск, что "автоматизированный лаборант" может ввести в заблуждение. У молекулы фермента, собственно, нет рук, чтобы их протягивать и захватывать компоненты, такие как A, уже не говоря о надевании наручников. Вместо этого у него есть специальные зоны на поверхности, к которой A, скажем, обнаруживает сродство, или из-за аккуратного физического соответствия впадине определенной формы, или еще из-за какой-то трудной для понимания химической особенности. И это сродство может быть временно сведено на нет способами, которые напоминают преднамеренное переключение выключателя.
