Nazwaliśmy DNA wszechwładną cząsteczką. Czy to jednak nie przesada? Czy w hierarchii komórki cząsteczka ta rzeczywiście zajmuje tak poczesne miejsce, że można posłużyć, się przymiotnikiem „wszechwładna"? Niewątpliwie tak. Aczkolwiek istnieje wiele cząsteczek chemicznych, bez których komórka nie byłaby w stanie żyć (np. ATP), jednakże DNA jest cząsteczką nadrzędną. Gdybyśmy przedstawili sobie komórkę jako olbrzymią fabrykę, całkowicie zautomatyzowaną, produkującą różnorodny asortyment towarów, to cząsteczki DNA zawarte w jądrze komórki można by porównać do mózgu elektronowego — sterowni fabryki — który kieruje produkcją i narzuca wzory do odtwarzania. Omówione w rozdziale II mitochondria można by z kolei porównać z siłowniami w owej fabryce, przetwórniami energii, które z dostarczanego im paliwa przekazują energię bezpośrednio do warsztatów produkcyjnych, wytwarzających różnorodne towary. Warsztatami tymi byłyby rybosomy produkujące cząsteczki białka. DNA znajduje się zarówno w bakteriach, jak też i w jądrach komórkowych wszystkich organizmów żywych, tak roślinnych, jak i zwierzęcych. Podstawowe cechy jego budowy cząsteczkowej są prawie identyczne. Nasuwa się pytanie, jak jeden rodzaj cząsteczek potrafi przenosić wszystkie szczegółowe i często różnorodne informacje odnoszące się do tak rozmaitych komórek. Rzecz w tym, że nie każda cząsteczka DNA jest taka sama. DNA składa się z jak gdyby długich łańcuchów, w których poszczególne ogniwa są różne. Zgodnie z ostatnimi poglądami, łańcuchy te występują zwykle parami, w postaci spirali ułożonych względem siebie równolegle. Każde ogniwo tego łańcucha składa się z trzech zasadniczych elementów. Są nimi: reszty kwasu fosforowego, cukier noszący nazwę dezoksyrybozy oraz tzw. zasady azotowe. mat cząsteczki kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA) zaproponowany przez Watsona i Cricka, uczonych, którzy otrzymali za to nagrodę Nobla. Dwa łańcuchy DNA przebiegają spiralnie i łączą się ze sobą zaznaczonymi na schemacie jak gdyby szczeblami owej drabiny. Wiązania te są wiązaniami wodorowymi pomiędzy zasadami, które wystają do wewnątrz każdego z łańcuchów DNA. Ogniwami zaś poszczególnych łańcuchów, warunkującymi ich ciągłość, są jedynie dwa elementy — reszty kwasu fosforowego oraz cukier dezoksyryboza, o pięciu atomach węgla w cząsteczce. Poszczególne ogniwa różnią się pomiędzy sobą. Jak jednak mogą się różnić, skoro składają się z tych samych elementów? Różnice pomiędzy nimi wynikają z tego, że istnieją cztery różne zasady azotowe: adenina, tymina, guanina oraz cytozyna. Adenina i guanina zbudowane są z dwóch pierścieni, jak to widzimy na poniższym schemacie. Nazywane są one zasadami purynowymi, różnią się zaś pomiędzy sobą jedynie resztami chemicznymi znajdującymi się przy jednym z pierścieni. Dwie pozostałe zasady to tymina i cytozyna. Przedstawiają się one jako pojedyncze pierścienie i noszą nazwę zasad pirymidynowy c h. Różnice pomiędzy nimi polegają również na obecności odmiennych grup chemicznych związanych z pierścieniem. Pojedyncze ogniwa DNA połączone są wiązaniami chemicznymi pomiędzy resztą kwasu fosforowego a cząsteczką cukru, tak jak to widzimy powyżej. Dzięki obecności czterech rodzajów zasad azotowych mogą więc istnieć cztery rodzaje ogniw w łańcuchu cząsteczki DNA. W każdym z nich znajduje się inna zasada azotowa. Ogniwa te noszą nazwę nukleotydów. Pojedynczy nukleotyd DNA składa się więc z reszty kwasu fosforowego, cząsteczki cukru — dezoksyrybozy, oraz z zasady azotowej. Jak już wspominaliśmy, łańcuchy DNA są zwinięte spiralnie, tworząc pary. Każda z par jest jak gdyby nawinięta dookoła wspólnej osi. Zasady purynowe i pirymidynowe „wystają" do wnętrza takiej spirali. Na pierwszy rzut oka nie widać pomiędzy nimi żadnych wiązań chemicznych, które spełniałyby tę czynność. W rzeczywistości jednak istnieją słabe wiązania chemiczne, zaznaczone na schemacie kropkami, a noszące nazwę wiązań wodorowych. Wiązania wodorowe wynikają z przyciągania jednego jonu wodorowego H+ przez dwa blisko siebie znajdujące się atomy, np. tlenu lub azotu. Są one znacznie słabsze niż np. wiązania chemiczne pomiędzy nukleotydami w łańcuchu cząsteczki DNA i dość łatwo mogą ulec rozerwaniu. Wiązania wodorowe występują pomiędzy poszczególnymi zasadami azotowymi, znajdującymi się w bliskim sąsiedztwie względem siebie, są więc siłami utrzymującymi łańcuch DNA w parach. Zjawisko to zachodzi jednak tylko w określonych warunkach przestrzennych. Adenina bowiem tworzy te wiązania tylko w przypadku, gdy znajduje się naprzeciwko tyminy i odwrotnie, a guanina, jeśli za sąsiadkę z drugiego łańcucha ma cytozynę lub odwrotnie. Wróćmy jednak do rozważań podjętych na początku rozdziału. Liczba informacji musi być olbrzymia, a z tego, co o budowie cząsteczki DNA dotychczas się dowiedzieliśmy, nie wynika, by mogła ona być przenosicielem takiego mnóstwa „nakazów". Składniki DNA — cukier, kwas fosforowy i cztery zasady nie wydają się jeszcze tworzyć tak wysoko złożonej cząsteczki, która tę funkcję mogłaby pełnić. Tu wreszcie dochodzimy do sedna zagadnienia. Cząsteczka DNA jest niezwykle długa. Zaszyfrowana w niej informacja jest po prostu ściśle określoną kolejnością występowania czterech zasad azotowych wystających ze spirali. Mimo że wzdłuż łańcucha spotykamy te same elementy składowe, to układ ich jest różny, a liczba kombinacji — praktycznie nieograniczona. Wątpiących w nieograniczoność kombinacji determinowanych kolejnością zaledwie czterech różnych ogniw w łańcuchu DNA niewątpliwie przekona fakt, że informację każdej treści i objętości można przesłać drogą szyfru radiotelegraficznego, składającego się, jak wiemy, jedynie z dwóch elementów — kresek i kropek. Tajemnica przekazywania cech dziedzicznych komórki macierzystej do potomnych polega więc jedynie na przekazywaniu informacji w postaci cząsteczki DNA o określonej sekwencji nukleotydów. Liczba informacji przekazywanych w ten sposób zależy jedynie od długości łańcucha DNA. Cząsteczki DNA zawarte w jądrze jednej tylko komórki stanowią szyfr często milionów różnych informacji.