当生物学家弄清楚基因需要酶的帮助才能完成它的功能时，基因和酶之间是什么关系，这一问题又成了急需确定的问题。1941年，美国生物学家乔治·比德尔和爱德华·塔特姆揭开了这个谜。
比德尔于1903年出生于美国内布拉斯加州的一个农民家庭。高中毕业后，比德尔放弃了回乡务农的念头，进入内布拉斯加大学深造。1931年获得康乃尔大学博士学位后，他先后在加州大学和哈佛大学工作。1937年，比德尔被斯坦福大学聘为生物遗传学教授，并在那里工作了9年。在此期间，他同塔特姆完成了他们伟大的合作。
塔特姆于1909年出生，老家在美国科罗拉多州波尔德，父亲是威斯康星医学院的教授。塔特姆在芝加哥大学和威斯康星大学完成了自己的高等教育，1934年获得生物化学博士，其关于细菌营养和新陈代谢的博士论文为他后来同比德尔的合作打下了基础。塔特姆毕业后来到斯坦福大学生物系，先后任研究助理和副教授，最后成为生物化学教授。
1941年，比德尔放弃了已经进行了两年的果蝇实验，同塔特姆合作，开始将红色面包霉作为研究对象。一般情况下，链孢菌在含有糖、少量维生素H和无机盐的培养基中就能很好生长。在它生活周期的一定阶段，链孢菌会产生8个完全相同的孢子。
比德尔和塔特姆在实验中用X射线照射链孢菌，他们发现有的孢子会出现突变，而某些突变影响了孢子利用基本物质合成有机物的能力。例如，有的孢子不能像正常的孢子那样产生特殊的氨基酸。比德尔和塔特姆在培养基DNA的A、B、Z三种构型中添加不同的物质，并观察它是否能使突变的孢子正常生长。根据实验结果，比德尔和塔特姆认为：所有生物体内的一切生物化学过程最终都由基因控制；这些过程都可细分为一系列化学反应；各个反应均以某种方式受单个基因的控制；单个基因的突变只能改变细胞进行某一化学反应的能力。
总结以上观点，比德尔和塔特姆认为每个基因控制且仅控制一种酶的形成。这就是著名的“一个基因一种酶”的学说，该学说为遗传学家普遍接受。由于他们的开创性工作，比德尔和塔特姆与莱德伯格分享了1958年的诺贝尔生理学及医学奖。
随着科学技术的发展，X射线成为科学家研究的重要工具。X射线照射晶体分子时形成的衍射图能够帮助人们了解分子的内部微观结构。
英国科学家威廉·阿斯伯里先从细胞中提取出DNA，然后将针扎入有粘性的DNA溶液中，针在抽出时带出由DNA分子组成的多股分子线，每根分子线大致相互平行。对DNA多股分子线进行X射线照射，阿斯伯里在1943年获得了首张DNA的X射线衍射图。衍射图显示DNA具有规律性、周期性的结构。阿斯伯里提出核苷酸的碱基对“如同便士一样”一个压一个摞在一起。
DNA的X射线衍射图为最终揭示其结构奠定了基础。