فرضية جين واحد إنزيم واحد
النشأة

على الرغم من أن بعض حالات أخطاء عملية الأيض التي تلت أنماط الوراثة المندلية كانت معروفة في السابق، بدءا من تحديد ألكبتونوريا كصفة مندلية متنحية من قبل أرشيبالد غارود عام 1902، إلا أن الجزء الأكبر من علم الجينات لم يمكن تطبيقه على عملية التمثيل الغذائي خلال أواخر العقد 1930. كان أحد الاستثناءات الأخرى عمل بوريس ايفروسي وجورج بيدل، وهما اثنين من علماء الوراثة على أصباغ لون العين من ذبابة الفاكهة سوداء البطن في مختبر توماس مورغان بمعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا. في منتصف العقد 1930 وجدوا أن الجينات التي تؤثر على لون العين تعتمد على تسلسل معين، وأن صفة العيون الحمراء الطبيعية في ذبابة الفاكهة كانت نتيجة أن الصبغات مرت خلال سلسلة من التحولات؛ أثرت طفرات مختلفة لجينات لون العين على التحولات في نقاط مختلفة في هذه السلسلة. وبناء على ذلك، أوضح بيدل أن كل جين مسئول عن إنزيم يقوم بعمل معين في المسار الأيضي للأصباغ. ومع ذلك، لأنه كان مسار سطحي نسبيا بدلا من أن يكون منتشرا على نطاق واسع في الكائنات الحية المتنوعة، كان يُعرف القليل عن التفاصيل البيوكيميائية للمسار الأيضي لأصباغ عين ذبابة الفاكهة. تطلبت دراسة هذا المسار بمزيد من التفصيل عزل أصباغ من أعين الذباب، وهي عملية شاقة للغاية.
بعد انتقاله إلى جامعة ستانفورد في عام 1937، بدأ بيدل العمل مع عالم الكيمياء الحيوية إدوارد تاتوم لعزل أصباغ عين الذبابة. بعد بعض النجاح في هذا النهج قاموا بعزل واحدة من الأصباغ الوسيطة بعد فترة وجيزة من باحث آخر، هو أدولف بوتنانت الذي سبقهما لهذا الاكتشاف. حول بيدل وتاتوم تركيزهما إلى كائن حي جعل الدراسات الجينية للصفات البيوكيميائية أسهل بكثير: عفن الخبز نيوروسبورا كراسا، الذي كان مؤخرا موضوع الأبحاث الجينية التي قام بها أحد باحثي توماس هانت مورجان: كارل جيم لينجيجرن. كانت للنيوروسبورا العديد من المزايا: تحتاج لوسط نمو بسيط، تنمو بسرعة، ونظرا لقدرتها على إنتاج البوغ الزقي خلال التكاثر كان من السهل عزل الطفرات الوراثية لتحليلها. قاما بإنتاج الطفرات من خلال تعريض الفطر للأشعة السينية، ثم حددا السلالات التي احتوت على عيوب التمثيل الغذائي من خلال تغيير وسط النمو. هذا العمل الذي قدمه بيدل وتاتوم أدى تقريبا وبشكل مباشر إلى تعميم هام. وهو أن معظم الطفرات غير قادرة على النمو في الحد الأدنى من وسط النمو ولكن قادرة على النمو في وسط «مكتمل» حيث تتطلب كل منها إضافة (مغذية) خاصة واحدة فقط للنمو في الحد الأدنى من وسط النمو. إذا تعطل تركيب هذه المغذيات المعينة (مثل حمض أميني أو فيتامين) من خلال الطفرة، فإن السلالة المتعرضة للطفرة يمكن أن تنمو بإضافة هذه المغذيات الضرورية للوسط. اقترح هذا الاكتشاف أن معظم الطفرات تؤثر على مسار أيضي واحد فقط. ظهرت المزيد من الأدلة سريعا بعد هذه النتائج الأولية والتي أثبتت أنه بصفة عامة خطوة واحدة في المسار الأيضي تم تعطيلها. بعد تقريرهم الأول عن ثلاثة طفرات متصلة بالتغذية المساعِدة في عام 1941، استخدم بيدل وتاتوم هذه الطريقة لإنشاء سلسلة من الطفرات ذات الصلة، وتحديد الترتيب الذي تم من خلاله تصنيع الأحماض الأمينية وبعض النواتج الأخرى في العديد من المسارات الأيضية. كان الاستنتاج الواضح من هذه التجارب أن كل طفرة جينية تؤثر على نشاط إنزيم واحد. هذا ما أدى مباشرة إلى فرضية جين واحد إنزيم واحد، والتي مع بعض التطويرات والتحسينات ظلت سارية بشكل أساسي إلى يومنا هذا. كما ذكر من قبل هورويتز وآخرون،  أظهر عمل بيدل وتاتوم أيضا أن للجينات دورا أساسيا في التكوين البيولوجي. في وقت إجراء التجارب (1941)، كان المعتقد السائد خارج مجتمع علماء الوراثة أن الجينات تتحكم في صفات بيولوجية طفيفة فقط، مثل لون العين، والترتيب الخشن في ذبابة الفاكهة، في حين تم تحديد الكيمياء الحيوية الأساسية في السيتوبلازم عن طريق عمليات غير معروفة. اعتقد كثير من علماء الوراثة المحترمين أيضا أن ماهية عمل الجين معقدة للغاية بحيث لا يمكن فهمها عن طريق أي تجربة بسيطة. وبالتالي فقد جلب بيدل وتاتوم ثورة أساسية في فهم علم الوراثة.
أثبتت الطفرات الغذائية للنيوروسبورا أن لها تطبيقات عملية أيضا؛ أحد التطبيقات في وقت مبكر، وإن كانت غير مباشرة، أمثلة التمويل العسكري للعلم في مجال العلوم البيولوجية، حصل بيدل على تمويل إضافي للبحث (من مؤسسة روكفلر وجمعية مصنعي المؤن العسكرية) لتطوير السلالات التي يمكن أن تستخدم لفحص التركيب الغذائي في المواد الغذائية، لضمان التغذية الكافية للجنود في الحرب العالمية الثانية.