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Genetics and Genomics Timeline
George W. Beadle
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Gene steuern nicht nur die Expression erblicher Merkmale, sondern auch die Herstellung von Proteinen, die die grundlegenden Stoffwechselfunktionen steuern , die das Leben selbst charakterisieren. Diese Erkenntnis mit tiefgreifenden Konsequenzen für die Molekularbiologie wurde 1941 von George W. Beadle und Edward L. Tatum experimentell bestätigt.Beadle, ein Genetiker, arbeitete zunächst mit der Fruchtfliege Drosophila im Labor von Thomas Hunt Morgan an der Columbia University. Bis 1935 hatte er suggestive Beweise dafür entwickelt, dass die Augenfarbe, von der bekannt ist, dass sie vererbt wird, eine Reihe genetisch bedingter chemischer Reaktionen darstellt. Seine Arbeit in den nächsten sechs Jahren, viel davon mit Edward L. Tatum, einem Biochemiker, förderte diese Hypothese. Die Komplexität von Drosophila erwies sich jedoch als Nachteil bei der Entwicklung von Experimenten, die eine Verbindung zwischen bestimmten Genen und ihren chemischen Produkten aufzeigen würden.
1941 wandten sich Beadle und Tatum einer einfacheren Kreatur zu, in der bestimmte Stoffwechselprodukte direkt untersucht werden konnten. Eine Brotform, Neurospora crassa, erwies sich als ideal. Neurospora kann zusammen mit Zucker, anorganischen Salzen und dem Vitamin Biotin kultiviert werden. Dieser Pilz hat einen kurzen Lebenszyklus und reproduziert sich sexuell und repliziert sich asexuell das heißt, die sexuelle Fortpflanzung führt zu Sporen. Darüber hinaus besitzt Neurospora nur einen Satz ungepaarter Chromosomen, so dass jede Mutation sofort exprimiert wird. So viel war bekannt, vor allem durch die Arbeit von Bernard O. Ausweichen, als Beadle und Tatum ihre Forschung begannen.
Edward L. Tatum
In einem gefeierten Experiment bestrahlten Beadle und Tatum zunächst eine große Anzahl von Neurosporen und produzierten dadurch einige Organismen mit mutierten Genen. Anschließend kreuzten sie diese potenziellen Mutanten mit nicht bestrahlter Neurospora. Normale Produkte dieser sexuellen Rekombination könnten sich in einem einfachen Wachstumsmedium vermehren. Beadle und Tatum zeigten jedoch, dass sich einige der mutierten Sporen ohne Zugabe einer spezifischen Aminosäure Arginin – nicht replizieren würden. Sie entwickelten vier Stämme von Arginin-abhängigen Neurospora – von denen jeder, wie sie zeigten, die Verwendung eines spezifischen Gens verloren hatte, das normalerweise ein bestimmtes Enzym erleichtert, das für die Produktion von Arginin notwendig ist.
Das relativ einfache Experiment von Beadle und Tatum war ein Grundpfeiler in der Entwicklung der Molekularbiologie. In seiner Grundform wurde das Konzept, dass Gene Enzyme produzieren, bereits 1901 von Archibald Garrod vorgestellt – wie Beadle anerkannte, als er und Tatum 1958 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin erhielten. Während Garrods Arbeit weitgehend ignoriert worden war, wurde die Forschung von Beadle und Tatum mehr als drei Jahrzehnte später sofort anerkannt.
Aus Beadles und Tatums Arbeit entstand eine grundlegende Hypothese: Ein Gen spezifiziert die Produktion eines Enzyms. Diese Idee war außerordentlich fruchtbar, aber auch viel diskutiert und schließlich modifiziert. Heute wird normalerweise genauer gesagt, dass jedes Gen die Produktion eines einzelnen Polypeptids spezifiziert dh eines Proteins oder einer Proteinkomponente. Somit können zwei oder mehr Gene zur Synthese eines bestimmten Enzyms beitragen. Darüber hinaus sind einige Produkte von Genen keine Enzyme an sich, sondern Strukturproteine.
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