A hipótese de Beadle e Tatum

Os primeiros indícios experimentais de que os genes atuam por meio do controle da síntese das enzimas foram em meados da década de 1930. Os pesquisadores George Beadle (1903-1989), Edward Lawrie Tatum (1909-1975) mostraram que a cor alterada do olho mutante da mosca Drosophila melanogaster devia-se à incapacidade do inseto realizar uma reação química específica na via metabólica da síntese de um pigmento visual.

Entusiasmado com os resultados obtidos com o estudo da mosca, mas cientes de que aquele organismo muito complexo para o teste de sua hipótese, Beadle e Tatum resolveram utilizar um organismo mais simples em seus experimentos: o bolor rosado do pão, Neurospora crassa.

Hipótese de Beadle e Tatum

Beadle e Tatum imaginaram que, para produzir todos os seus componentes, as células do fungo deviam realizar milhares de reações químicas, cada uma delas catalisadas por uma enzima específica. Se a hipótese de que cada enzima é codificada por um gene específico estivessem corretas, para cada reação metabólica devia haver um gene correspondente, responsável pela produção de enzima catalisadora específica. O que aconteceria se um desses genes essenciais à sobrevivência sofresse mutação, produzindo uma forma inativa da enzima?

Sendo a neurospora haplóide, um mutante para um gene essencial não sobreviveria, a menos que a substância codificada pelo gene fosse fornecida ao organismo como alimento. Essa idéia levou Beadle e Tatum a realizar um conjunto de experimentos com Neurospora pelo quais eles receberam, em 1958, o Nobel de Fisiologia/Medicina.

Em uma primeira etapa, para aumentar a frequência de mutação dos genes, Beadle e Tatum irradiaram esporos do fungo com raios X. Os esporos irradiados eram colocados em tubos de ensaio que continham diferentes meios de cultura. Para selecionar um mutante incapaz de produzir o aminoácido arginina, por exemplo, bastava suplementar o meio mínino com arginina: os fungos mutantes absorviam essa substância do meio e sobreviviam à sua deficiência genética. Um problema dessa técnica é que nos meios mínimos suplementados cresciam também fungos selvagens, isto é, que não haviam sofrido mutações. Como diferenciar um fungo, em que o gene para sintetizar arginina é funcional (arg+), de um fungo mutante, portador de um alelo defeituoso do gene (arg-)?

Beadle e Tatum encontraram a solução retirando uma pequena amostra de cada fungo cultivado no meio suplementado e transferindo-a para meio mínimo. Os fungos que se desenvolviam em meio mínimo eram, com certeza, selvagens (arg+); os que não se desenvolviam no meio mínimo eram mutantes, naquele caso incapazes de produzir arginina (arg-).