分子生物学の歴史
この発見によって均質なヌクレオチドの多量体を合成することが可能となり、それらを組み合わせて二本鎖の分子が造り出された。これらの試料は、これまでに得られたものの中で最も容易に解釈可能な繊維回折パターンを作り出し、正しく塩基対を形成した二本鎖RNAは規則的ならせん構造で、DNAで観察されたものとは異なる形状であることが示唆された。これらの結果は、RNAのさまざまな性質や傾向についての一連の調査への道を開いた。1950年代後半から1960年代初頭にかけて、RNAの構造に関するさまざまなトピックについて、多数の論文が発表された。それらの中には、RNA-DNAのハイブリッド、三本鎖RNA、らせん状に配置された2ヌクレオチドのRNA (G-CとA-U) の小スケールの結晶構造までもが含まれていた。RNA構造生物学の初期の研究に関するより詳細なレビューとしては、アレクサンダー・リッチによる The Era of RNA Awakening: Structural biology of RNA in the early years が挙げられる。
この (正しい) 仮説によると、脂肪族で反応性の高い側鎖が溶媒に露出することで、タンパク質は可溶性が低く反応性が高い状態となり、特定のコンフォメーションが失われることで酵素活性は失われる。相当な妥当性があったものの、タンパク質の構造や酵素学の知見は乏しく、可溶性、酵素活性、化学的反応性の変化を説明する他の因子が存在する可能性があったため、この仮説はすぐには受け入れられなかった。1960年代初頭、クリスチャン・アンフィンセンは、リボヌクレアーゼAのフォールディングが他の外的な補因子を必要としない、完全に可逆的な過程であることを示し、フォールディングした状態がタンパク質の最小自由エネルギー状態であるという「熱力学仮説」を確証した。
タンパク質のフォールディングの仮説に続いて、フォールディングしたタンパク質構造を安定化する物理的な相互作用の研究が行われた。疎水性相互作用が重要な役割を果たすという仮説が、ドロシー・リンチとアーヴィング・ラングミュアによって彼女のシクロール構造を安定化する機構として提唱された。ジョン・デスモンド・バナールらの支持が得られたものの、この (正しい) 仮説は、1930年代にライナス・ポーリングらによって反証されたシクロール仮説と共に却下された。代わりにポーリングは、ウィリアム・アストベリーによって1933年に最初に推し進められた、タンパク質構造は主に水素結合によって安定化されているという考えを支持した。
ムルデルの分析によって示唆されていた分子量の下限は約 9 kであり、当時研究されていた分子の数百倍は大きい値であった。それゆえ、タンパク質の化学構造 (一次構造) は、1949年にフレデリック・サンガーがインスリンのアミノ酸配列を明らかにするまで活発な研究領域とはならなかった。タンパク質がアミノ酸がペプチド結合で連結された多量体であるという (正しい) 理論は、フランツ・ホフマイスター(英語版)とエミール・フィッシャーによって1902年の同じ会議において独立して同時に提唱された。しかし一部の科学者は、そのような長い高分子が溶液中で安定していることに懐疑的であった。その結果、タンパク質の一次構造について、タンパク質は低分子の集合体であるとするコロイド仮説、ドロシー・リンチ(英語版)のシクロール仮説、エミール・アブデルハルデンのジケトピペラジン仮説、N. Troensegaardのピロール/ピペリジン仮説など、代替的な理論が多数提唱された。これらの理論の大部分は、タンパク質の分解によってペプチドやアミノ酸が生じるという事実を説明することが困難であった。最終的に、タンパク質は明確な組成を持つ (コロイド状の混合物ではない) 高分子であることがテオドール・スヴェドベリによって分析超遠心を用いて示され、その分子量が測定された。
分子生物学という名称は1938年にロックフェラー財団のウォーレン・ウィーバーによって造られたものである。分子生物学が最初に出現したとき、それは明確な分野というよりはむしろ、生命の物理学・化学的な探索についての概念を表していた。1910年代のメンデルの法則に基づく染色体説の出現と1920年代の原子理論と量子力学の成熟を受けて、このような探索が手の届くもの思われるようになった。ウィーバーらは生物学、化学、物理学を横断する研究を奨励し、ニールス・ボーアやエルヴィン・シュレーディンガーといった著名な物理学者が生物学的な思索へと関心を向けた。しかし1930年代や40年代には、どのような学際的研究が結実するかは全く判然としなかった。コロイド化学、生物物理学、放射線生物学、結晶学やその他の新興分野は、すべて有望であるように思われた。
1940年にジョージ・ビードルとエドワード・タータムは、遺伝子とタンパク質の間の正確な関係の存在を実証した。遺伝学と生化学を結びつける実験の過程で、彼らは研究対象を遺伝学の中心であったショウジョウバエからより適当なモデル生物であるアカパンカビへと切り替えた。新たなモデル生物の構築と探索は、分子生物学の発展に繰り返し出現するテーマである。