一遺伝子一酵素説
まず彼らはピリドキシン要求株を発見し、それを用いてその菌株がピリドキシンを含む培地でなければ生育できないこと、そしてそれ以外はいっさい野生株と異ならないことを示した。その上でこの形質が一つの遺伝子に支配されていると判断できることを示した(1941)。
これは、遺伝子が形態に関わらない生理的形質に直接結びついていることが確かめられた最初の例となった。同時に、この方法の有用性が広く認められ、これを契機に、同様の方法で研究が多く行われるようになった。
これらショウジョウバエ、コナマダラメイガ、カイコの色に関する酵素は共通で、トリプトファンをキヌレンにする酵素I、それを3-ヒドロオキシキヌレンにする酵素II、それを色素にする酵素IIIがある。ショウジョウバエの場合、朱色眼は酵素Iの、肉桂色眼は酵素IIの、白色眼は三種の酵素すべてを持たない変異体である。
彼は1937年にスタンフォード大学に移った後、生化学者のエドワード・テータムと共同研究を始めた。彼はここで上記の眼の色彩に関する変異について若干の成果を得た。しかし、遺伝子と酵素の間に強い関係があることは推定されたが、このような形態に関する形質への遺伝子の関わりを生化学的に調べることは困難であった。そのため、より生化学的な研究のしやすい対象として代謝の異常に注目した。しかし多くの動物では代謝の異常は致死遺伝子であり、研究対象にはしがたい。そこで、それに適した生物としてアカパンカビを選んだという。