遺傳性疾病研究
在當代，有關遺傳性疾病的研究已形成了生化遺傳學和醫學遺傳學等重要分支學科。在日常生活中，有關遺傳性疾病的預防和治療，也逐漸成了人們談論的話題。可是在本世紀初，當加羅德(A.E.Garrod，1858—1936)向科學界報告他的有關遺傳性疾病的奠基性研究成果之後，並沒有引起什麼反響。人類醫學史上的這一偉大篇章，就這樣被擱置下來，無人問津達三十年之久。加羅德的發現為什麼會如此長期蒙難呢？自從30年代以來，這一直是許多遺傳學家和科學史家熱衷研究的課題。
首次揭示代謝病和基因關係之謎
加羅德是位英國醫生。在臨床工作中，他先後遇到了與代謝有關的四種疾病：黑尿症、白化病、胱氨酸尿症和戊糖尿症。為了解釋這類疾病的病因，1902年他提出了“先天性代謝紊亂”這一概念。他十分敏銳地認為，這類疾病都是由某種酶的缺乏所引起的代謝障礙，因此可統稱之為“代謝病”。
加羅德著重研究了罕見的黑尿症。他發現，該病的顯著特點之一是患者排出的尿中含有大量的尿黑酸，尿黑酸日排出量達好幾克。這種物質在正常人的尿中並不存在。黑尿症患者的尿色存在著明顯的異常，剛排出時尿色正常，放置後迅速轉為黑色。鑒於這一特點，該病在嬰兒時期就能夠發現，因為在尿布上會留有特殊的顏色。黑尿症患者一般十分健康，隻是在年老時特別容易患一種稱為褐黃病的關節炎。
通過臨床試驗，加羅德還發現，黑尿症患者排出尿黑酸的量會隨著食用蛋白質的量的增加而增加。這是由於蛋白質中有苯丙氨酸和酪氨酸存在之故。這兩種氨基酸在單獨使用時也會增加尿黑酸的排出量。尿黑酸的排泄也會由於攝食苯丙氨酸和酪氨酸的某些衍生物而增加。這些衍生物似乎可以看作是分解代謝的中間產物。
根據這些代謝實驗結果，加羅德推斷，尿黑酸雖然從未在組織中檢出過，但它本身是苯丙氨酸和酪氨酸分解代謝的一種正常的中間產物；黑尿症患者的主要缺陷是由於缺少一種必需的酶（尿黑酸氧化酶），從而阻斷了尿黑酸的降解。他還認為，在正常人中存在的尿黑酸至多也隻是微量的，因為實際上它既很快形成也很快降解之故；而在黑尿症病人中，尿黑酸不能進一步降解，往往在尿黑酸代謝的主要場所——肝細胞中積聚起來，並滲入循環係統，然後大量地排入尿中。
在此基礎上，加羅德又將問題向前推進了一步。他向自己提出了這樣一個基本的問題：引起這種阻斷發生的東西是什麼呢？為了找出這一問題的真正答案，他開始調查黑尿症患者的家族史。結果發現，黑尿症患者的家係分布也是非常奇特的。雖然黑尿症極為罕見，但往往可在家係中一個以上的成員中發現。往往二個或幾個兄弟姐妹同時患病。而他們的雙親和孩子以及其他親屬卻是十分正常的。還有，黑尿症病人的雙親往往是有血緣關係的，常是第一堂或第二堂表兄妹，由於家係如此特殊，加羅德沒有什麼猶豫，就肯定了這種病症具有一種先天的或遺傳的基礎。他具體請教了遺傳學家貝特森。貝特森告訴他，這種情況根據當時重新發現的孟德爾定律，就可以很容易地作出解釋。如果黑尿症是由一個罕見的孟德爾因子（即基因）所決定，那末，預期這些家係就會出現上述情況。可以假定這些患病個體是這個異常因子的純合體。於是，加羅德得出結論認為，黑尿症不是由病菌引起的，也不是因某種一般機能失調偶然造成的，而是由於存在著雙份異常的孟德爾因子，導致某一種酶先天性缺乏才引起的。孟德爾遺傳因子可能以某種方式影響人體中生化途徑的特定的化學產物。到這時候為止，基因控製酶的關係，基因和某些疾病的關係，便被完整地揭示了出來。