في عام 1869م تمكن عالِمُ الأحياء السويسري ميسچر Friedrich Miescher من عزل الحمض النووي لأول مرة كجزيء منفصل، عندما قام بعزل مواد غنية بالفوسفات من نواة خلية دم بيضاء وأطلق عليها تسمية Nuclein.

كانت نتائج تجارب مندل غير معروفة تقريبا حتى عام 1900م، عندما بحث كل من هوغو دي فريس Hugo de Vries وكارل كورنز Karl Correns وإريك تشيرماك Eric Thermak بشكل مستقل وأعادوا تطبيق تجارب مندل نفسها للتثبت من نتائجه وتوصلوا إلى الإستنتاجات نفسها التي كان قد طرحها مندل في قانونيه ليتم إعتمادهما كأساس في علم الوراثة.

بعدها بدأ العلماء البحث عن الجزيء الذي يدخل في تركيب المادة الوراثية، فتوصلوا الى أن المادة الوراثية محمولة على الكروموسومات (التي وصفها مورگان) في خلايا الكائنات الحية الحقيقية، إذ إن أهم مكونين من مكونات الكروموسومات هما DNA والبروتين ،وعلى مدى سنوات طويلة حاول العلماء تحديد أي من هذين الجزيئين الكبيرين DNA أو البروتين هو مصدر المعلومات الوراثية.

لذلك فقد اجتهد الباحثون من خلال تجاربهم لمعرفة واكتشاف المادة الوراثية وأيها المسؤول عن التوارث ونقل الصفات بين أجيال الكائنات الحية، ومن أهم تلك التجارب هي ثلاثة

أولا- تجربة كريفيث Griffith's experiment

أجرى گريفيث في عام 1928م إحدى أولى التجارب التي أشارت إلى أن البكتيريا قادرة على نقل المعلومات الوراثية بواسطة عملية التحويل أي انتقال المادة الوراثية من سلالة الى أخرى التي أدت إلى اكتشاف أن الـ DNA بوصفه هو مادة الوراثة في الكائنات الحية.

فقد درس گریفیث سلالتين من بكتيريا المكورات المسبحية الرئوية Streptococci المسببة لمرض التهاب الرئة، فوجد أن إحدى هذه السلالات يمكنها أن تتحول، أو تتغير إلى شكل آخر.

كان لإحدى السلالتين اللتين درسهما غلاف من السكريات يشبه الكبسولة (تحميها من جهاز المناعة للمضيف، الأمر الذي يؤدي إلى وفاة المضيف) التي تسبب التهاب الرئة، وسماها السلالة الملساء (III-S) نسبة الى الملاسة او النعومة Smooth، في حين لم تكن للسلالة الأخرى ذلك الغلاف ولا تسبب التهاب الرئة، وسماها بالخشنة (II-R) نسبة الى الخشونة Ragged وتبدو حواف مستعمرات السلالة (R) خشنة لعدم وجود غلاف يحيط بها.

عمل گریفیث عدد من التجارب على الفأر من خلال حقنها بالسلالة (S) فلاحظ ان الفأر قد مات، في حين لم تقتل الخلايا (R) الفأر، ومن ثم قام بتحضير خليط من خلايا (R) الحية وخلايا (S) الميتة وحقن الفأر بهذا الخليط مما ادى الى موت الفأر، بعد ذلك عزل گریفیث خلايا بكتيريا حية من الفأر الميت. وعندما زرعت هذه البكتيريا وجد أن لديها الصفة الملساء، ما يدل على ان العامل المسبب للمرض انتقل من البكتريا الميتة (S) إلى البكتريا الحية (R)، فاستنتج گريفيث أن هناك تحولا حدث من البكتيريا الحية (R) إلى البكتيريا الحية (S). لاحظ الشكل رقم (1)

إن (مبدأ التحول) الذي لاحظه گريفيث كان هو الحمض النووي لبكتيريا سلالة III-S ، فقد نجا الحمض النووي من عملية التسخين وتم أخذه من قبل السلالة II-R ويحتوي الحمض النووي لسلالة III-S على الجينات التي تشكل كبسولة متعدد السكاريد الواقية.

الشكل (1) مخطط مراحل تجربة كريفيث

ثانياً- تجربة أفيري Avery's experiment

 في عام 1944م أجرى كل من أفيري وماكلويد ومكارتي تجربتهم لإثبات أن الحمض النووي DNA هو المادة الوراثية المسببة للتَّحَوُّل البكتيري، في وقت ساد الاعتقاد فيه بأن البروتينات هي المادة الحاملة للمعلومة الوراثية، إذ تعرف آزوولد أفيري وزملاؤه (كولن مكلاود وماكلن مكارتي) على الجزيء الذي يحيط بالبكتيريا من السلالة (R) إلى السلالة (S)، فقد عزل أفيري جزيئات كبيرة مختلفة مثل DNA وبروتين ودهون من خلايا البكتيريا (S) المميتة المقتولة بالحرارة، ومن ثم قام بتعريض الخلايا البكتيرية الحية (R) للجزيئات الكبيرة على نحو منفصل، فتحولت بكتريا (R) إلى بكتريا (S) عند تعرضها لجزيئات DNA، وبذلك استنتج أفيري وزملاؤه أنه عند قتل بكتريا (S) في تجربة كريفيث تحررت جزيئات DNA ، فاستغلت بعض خلايا البكتيريا (R) جزيئات DNA هذه، مما أدى إلى تغيير خلايا البكتيريا (R) إلى خلايا من النوع (S) وتطور عدوى من نوع السلالة الميتة.

ويمكن تفسير ظاهرة التحول البكتيري اعتمادا على هذه التجربة وكما يلي:

 1- إن إحدى السلالات البكتيرية (السلالة R) قد امتصت الـ DNA الخاص بسلالة أخرى (السلالة S) واندمجت مع الDNA الخاص بها.

 2 - اكتسبت هذه البكتيريا خصائص البكتيريا التي أتى منها الـ DNA وأهم من ذلك أن هذا التحول البكتيري للبكتيريا المستقبلة قد انتقل إلى الأبناء، وهو ما يشير الى حدوث طفرة كروموسومية حقيقية موروثة، ما يعني أن جميع البكتريا التي ستنتج من البكتريا بالتكاثر ستكون ايضاً مميتة.

 فقد إقترح أفيري وزملاؤه أن الحمض النووي DNA قد يكون المادة الوراثية للبكتيريا بدلاً من البروتينات كما كان يُتصوّر في ذلك الوقت، وقد يكون مماثلاً للجينات و/أو الفيروسات في الكائنات الحية الراقية.

إلا ان نتائج التجربة التي بينت أن الحمض النووي DNA هو المادة الوراثية جوبهت باعتراضات عدة بسبب أن الـ DNA لم يكن نقياً بل كان ملوثاً بالبروتين، وبذلك فان كمية البروتين المصاحبة للـ DNA من المحتمل ان يكون سبباً في إحداث التحول البكتيري، مما دعى بزملاء أفيري الى إجراء تعديل على التجربة الرابعة لكريفيث بعدة مراحل لإثبات ان الـ DNA هو المادة الوراثية، من خلال إضافة إنزيم Trypsin المحلل للبروتين (الذي يحطم البروتينات وبالطريقة نفسها لم يكن له أي تأثير على عملية التحول الى مادة التحول البكتيري النشطة المنتقلة) بروتين + DNA ) المعزولة من بكتريا  S المقتولة بالحرارة، ومن ثم اعادوا حقنها ونقلها الى لفأر سليم مع بكتريا حية تحمل السلالة R ، فلاحظوا بعد ذلك موت الفأر، ما ادى الى استبعاد احتمالية وجود ملوثات بروتينية مع DNA المحضرة التي يمكن أن تكون قد قامت بدور ما بعملية التحول، ثم أضافوا الإنزيم المحلل للدهون على تلك المادة وإعادة حقنها لفأر سليم يحمل سلالة R غير المميتة، فلاحظوا موت الفأر مما يشير الى تحول بكتريا R الى بكتريا S، ما يعني ان تلك المادة لم تتأثر بالإنزيم وبذلك فهي ليست بدهون، ثم قاموا بإضافة الإنزيم المحلل للـRNA على تلك المادة وحقنها لفأر سليم يحمل سلالة R غير المميتة، فلاحظوا موت الفأر مما يشير الى تحول سلالة بكتريا R الى سلالة بكتريا S، ما يعني ان تلك المادة لم تتأثر بالإنزيم وبذلك فهي ليست RNA ، وأخيراً قاموا بإضافة إنزيم دي اوكسي ريبونكلياز Deoxyribonuclease المحلل للـDNA على تلك المادة واعادة حقنها لفأر سليم يحمل سلالة بكتريا R غير المميتة، فلاحظوا بقاء الفأر حياً، ما يعني عدم تحول السلالة R الى السلالة S أي توقف التحول البكتيري، وبذلك استنتجوا أن DNA الخلية البكتيرية S قادر على تحويل السلالة R الى السلالة S حتى وان افتقرت السلالة S الى البروتين والـRNA، وبالنتيجة تولد الدليل القاطع الذي يشير الى أن الحمض النووي DNA هو المادة الوراثية وليس البروتين. الشكل رقم (2) .

الشكل (2) مخطط يوضح ملخص تجربة افيري وزملائه التي اثبتت ان الحمض النووي DNA هو المادة الوراثية .

ثالثا- تجربة هيرشي و چيس Hershey and Chase experiment

هي سلسلة من التجارب أجراها كل من ألفريد هيرشي ومارثا چيس في عام 1952م، ساعدت في إثبات أن الحمض النووي DNA هو المادة الوراثية وهو عامل التحول Transformation في الفيروسات، وقد تضمنت تجاربهم استعمال الفيروس المفترس للبكتيريا (البكتريو وفاج Bacteriophage) ، فعلى الرغم من أن (أفيري وماكلويد وماكارتي) كانوا قد اكتشفوا بعض الأدلة التي تثبت أن الحمض النووي DNA هو المادة الوراثية المسؤولة عن نقل المعلومات والتوارث، إلا أن الكثير قد شكك بذلك وظلوا يعتقدون أن البروتين هو مادة الوراثة وليس الـ DNA وأرجعوا ذلك الى أن البروتينات يدخل في تركيبها 20 نوعاً من الأحماض الأمينية التي تشكل عدداً لا حصر له من المركبات البروتينية بما يتناسب مع تنوع الصفات الوراثية، ونظرا لتنوع الصفات الوراثية كان الاعتقاد بأن البروتين هو المادة الوراثية وليس الـ DNA.

وهناك عاملان جعلا تجربة هريشي و چيس ملائمة لإثبات أن DNA هو المادة الوراثية أولهما أن الفيروس المستعمل في التجربة كان مكوناً من وبروتين فقط، وثانيهما أن الفيروسات لا تستطيع أن تتضاعف بنفسها، لذا يجب أن تحقن الفيروسات مادتها الوراثية داخل خلايا حية لكي تتمكن من التكاثر.