Genler, polipeptid zincirleri veya RNA sentezi için DNA’nın belirli bölgeleridir. Başlangıçta, bir gen – bir enzim hipotezi ortaya atılmıştır, ancak her proteinin bir enzim olarak görev yapmaması nedeniyle bir gen – bir protein hipotezine dönüştürülmüştür ve son olarak bir gen – bir polipeptit hipotezi olarak kabul edilmiştir. Canlılardaki kimyasal reaksiyonlar, çoğu zaman bir takım halinde çalışan enzimler tarafından yönetilir.
Örneğin, Gen 3’ün bozulması enzim – 3’ün üretilememesine neden olabilir, bu da ortamda arginin birikmesine neden olurken ürenin zamanla azalmasına neden olabilir. Araştırmacılar Beadle ve Tatum, deneylerinde Neurospora crassa küfünü kullanarak bir gen – bir polipeptit hipotezini kanıtlamışlardır. Bu küf mantarı, basit besi yerinde kendisine gerekli olan diğer molekülleri sentezleyerek üreyebilir.
X ışınlarına maruz kalarak elde edilen mutantlar, basit besiyerinde üremeyebilir. Bu mutantlardan bazıları ornitin ilavesi ile üreyebilirken, diğerleri sitrulin ilavesi ile üreme gösterir. Basit besi yerine ornitin ilavesi ile üreme gösteren mutantlarda, birinci enzimi sentezleyen genin bozulduğu görülmektedir. Sitrulin ilavesi ile üreme gösteren mutantlarda ise birinci veya ikinci enzimi sentezleyen gen bozulmuştur.
Beadle ve Tatum’un deneyleri, bir genin, belirli bir proteinin sentezlenmesinde bir anahtar rol oynayabileceğini göstermiştir. Bu, genetik bilimin temel bir prensibidir ve modern biyoteknolojinin temelini oluşturur. Genlerin bu temel rolü, tıp, tarım ve endüstri gibi birçok alanda önemli uygulamalar sağlamıştır.