Теория «Один ген – один фермент»

В 1947 г. американские учены Бидл и Тэйтум в опытах на одном из видов плесени показали, что организмы, не способные синтезировать биотин, являются потомками единичных особей, утерявших эту способность из-за генетического дефекта. Из этих наблюдений родилась знаменитая концепция — «один ген — один фермент». Это значит, что свойства каждого белка, в частности бел-ка-фермента, контролируются одним определенным геном. Таким образом, был проложен «мост» от особенностей генетического аппарата и состояния отдельных генов к проявлению соответствующих биохимических и внешних признаков.

Мы уже ранее говорили о том, что в генетике употребляются понятия генотипа и фенотипа живых существ. В ходе молекулярно-биологической революции 50-х годов была выяснена роль ДНК (реже РНК) как материальной основы генотипа. Начались исследования биохимии тех механизмов, по которым генетическая информация реализуется во внешне наблюдаемый фенотип.

Развитие генетики бактерий позволило обнаружить множество штаммов микробов, имеющих тот или иной дефектный ген. В результате такая клетка не в состоянии усваивать и перерабатывать один из компонентов той «минимальной» питательной среды, на которой хорошо росли и делились клетки нормального, «дикого» типа.

Французскими учеными А. Львовым и Ж. Моно было открыто явление конъюгации (временное соединение гомологичных хромосом) у кишечной палочки, что позволило изучать связь между наличием активных генов и биохимическими проявлениями этой активности. В типичном эксперименте подобного рода для скрещивания берутся два типа бактерий, дефектных по различным ферментам. При их совместном выращивании некоторая часть клеток разных фенотипов вступает в контакт (конъюгацию). В процессе конъюгации, как выяснилось, происходит перенос генетического вещества из одной клетки в другую. Таким образом, с определенной вероятностью может образоваться клетка с генотипом, не содержащим дефектных генов и растущая на минимальной среде.

Эти опыты на молекулярном уровне отчетливо показали соответствие генотипа фенотипу.