Клетки одного организма подобны близнецам-пекарям, работающим на общей кухне по единой поваренной книге — молекуле ДНК. Однако при транскрипции (копировании рецепта в молекулы мРНК — «шпаргалки») и последующей трансляции (сборке белков по этим инструкциям) неизбежно возникают случайные флуктуации. Эта стохастическая непредсказуемость, которую физики называют энтропией, приводит к тому, что концентрация одного и того же белка в генетически идентичных клетках может различаться в разы: то густо, то пусто. И этот молекулярный шум не всегда вреден: например, бактериальные популяции используют фенотипическую гетерогенность, чтобы часть колонии гарантированно выжила при внезапной встрече с антибиотиком.

Долгое время учёные могли количественно оценивать лишь ошибки, возникающие на этапе синтеза мРНК — тех самых «шпаргалок». Теперь предложен новый метод анализа, действующий подобно дисперсионной призме в спектроскопии: он раскладывает запутанный процесс экспрессии генов на элементарные шаги и позволяет перенести готовые математические решения с уровня транскрипции на уровень трансляции, то есть на синтез белка. Такой подход впервые учитывает даже сценарии «взрывного» производства, когда с одной матрицы мРНК создаётся сразу пачка белковых молекул. И вот неожиданный результат: дополнительные уровни регуляции в клетке не всегда снижают стохастический шум — при определённых условиях они лишь парадоксально усиливают его. Белки, состоящие из атомов углерода и других элементов, теперь тоже поддаются такому анализу, что открывает путь к пониманию универсальных принципов клеточной изменчивости.