1941: yksi geeni, yksi entsyymi

George Beadle ja Edward Tatum osoittivat punaleipämuottiin Neurospora crassa tehdyillä kokeilla, että geenit toimivat säätelemällä erillisiä kemiallisia tapahtumia – vahvistaen ”yksi geeni, yksi entsyymi” – hypoteesin.

George Beadle oli viettänyt kaksi vuotta T. H. Morganin laboratoriossa Caltechissa ja tutkinut genetiikkaa käyttäen hedelmäkärpäsiä malliorganismina. Vuonna 1941 hän kääntyi Edward Tatumin kanssa vielä yksinkertaisemman mallin genetiikan tutkimiseen. Normaalissa eli” villissä ” tilassa homeen Neurospora crassa voi kasvaa väliaineessa, joka sisältää vain sokeria, pienen määrän biotiinia ja epäorgaanisia suoloja.

kun Home altistuu Röntgensäteilylle, syntyy mutaatioita satunnaisissa soluissa. Osa mutaatioista vaikuttaa homeen kykyyn muodostaa orgaanisia yhdisteitä yksinkertaisemmista rakennuspalikoista. Jotkut esimerkiksi menettävät kyvyn koota tiettyjä aminohappoja. Jotta nämä kannat menestyisivät, niiden ravinneaineessa täytyy olla tiettyjä aminohappoja, tai joskus ne voivat tyytyä esiasteyhdisteisiin, joita solut voivat muuttaa tarvittaviksi aminohapoiksi.

toimittamalla ravintoaineeseen erilaisia yhdisteitä ja näkemällä, mitkä mahdollistavat erilaisten mutanttikantojen kasvun ja mitkä eivät, Beadle ja Tatum näkivät, että he pystyivät päättelemään biokemiallisten reaktioiden sarjan soluissa, jotka tekevät välttämättömiä yhdisteitä, kuten aminohappoja. Tutkijat päättelivät, että geenin tehtävä on ohjata tietyn entsyymin muodostumista, joka säätelee kemiallista tapahtumaa. Mutaatio voi muuttaa geeniä niin, ettei se enää tuota normaalia entsyymiä, jolloin seurauksena on fyysinen oire, kuten ravintolisien tarve. Beadle ja Tatum ehdottivat, että yleensä jokainen geeni ohjaa yhden (ja vain yhden) entsyymin muodostumista.

työstään Beadle ja Tatum jakoivat J. Lederbergin kanssa vuoden 1958 Nobelin fysiologian tai lääketieteen palkinnon.