Am Anfang des 20. Jahrhunderts überschlugen sich nicht nur in der Genetik die Ereignisse. Auch die Physik wurde radikal umgestaltet, um die Gesetze der Atome zu fassen. Der Zugriff gelang, als sich die Wissenschafter auf das Wechselspiel von Licht und Materie konzentrierten und verstanden, wie die Farben von festen Körpern zustande kamen, wenn sie erhitzt wurden.

Ende der zwanziger Jahre stellte sich der junge Doktorand Max Delbrück aus Berlin die Frage, ob die Atome nicht auch eine Lektion für das Leben - genauer: für die Vererbung - bereit hätten. Er hatte gehört, dass die Mannschaft um Morgan bei Fliegen einen einfachen Zusammenhang zwischen Licht und Leben entdeckt hatte. Wurden Fliegen nämlich Röntgenstrahlen ausgesetzt, erhöhte sich unter ihren Nachkommen die Zahl der Varianten mit unterschiedlichen Eigenschaften sprunghaft. Delbrück zog daraus den im Rückblick naheliegenden Schluss, dass Gene etwas sein müssen, das von Licht getroffen werden kann. Dass, mit anderen Worten, Gene aus Atomen bestanden wie jede andere Form von Materie, in seinen Worten ein «Atomverband» waren. Damit wurde die Wissenschaft der Genetik an die Physik gebunden.

Delbrück wurde im folgenden Jahrzehnt zum Wegbereiter der Wissenschaft, die heute Molekularbiologie genannt wird. Er beeinflusste die Forschung direkt und indirekt.

Der indirekte Weg führte über Dublin, wo Erwin Schrödinger, der berühmte Nobelpreisträger für Physik, den Zweiten Weltkrieg überstand. Schrödinger dachte grundsätzlich über die Frage nach, was Leben ist. 1945 schlug er vor, dass diese Frage nur beantwortet werden konnte, wenn die Natur des Gens im Sinne von Delbrück verstanden würde, nämlich als eine Struktur aus Atomen. Schrödingers Buch «Was ist Leben?» wurde nicht nur von vielen, sondern auch von den richtigen Leuten gelesen, zum Beispiel vom Briten Francis Crick und vom Amerikaner James Watson, die bald ihren Auftritt haben sollten.

Delbrücks direkter Weg führte über Pasadena. Er bekam die Gelegenheit, Morgans Fliegenteam zu besuchen, um seine physikalischen Ideen über das Gen mit der Drosophila zu erproben. An Ort und Stelle erinnerte sich Delbrück jedoch an den Grundsatz aus der Atomphysik, immer mit dem einfachsten System zu beginnen. Da die Atomphysik ihre ersten theoretischen Einsichten mit dem einfachsten Atom - dem Wasserstoff - gewonnen hatte, lautete seine Frage, was in der Genetik die Rolle des Wasserstoffatoms haben könnte. Die Drosophila hielt er für zu kompliziert. Delbrück machte sich auf die Suche nach geeigneten Mikroorganismen. Er fand sie in einer speziellen Gruppe von Viren, die Bakterien angreifen und zerstören können und deshalb Bakteriophagen heissen. In den kommenden Jahren etablierte Delbrück die Phagen - so lautete die Kurzbezeichnung - als weiteren Modellorganismus der Genetik.

So selbstverständlich Delbrücks Wahl heute klingt, so ungewöhnlich war sie in den späten dreissiger Jahren. Damals wusste man nicht, ob die Bakterien und ihre Viren überhaupt Gene haben. Mendel, Morgan und alle anderen Genetiker hatten nur mit Lebensformen gearbeitet, die sich sexuell vermehrten. Gene gab es nur, wenn es Sex gab, und bei Bakterien schien dies nicht der Fall zu sein. «Die armen Dinger», pflegte Delbrück zu sagen.

Als sich Delbrück den Bakterien und den Phagen zuwandte, musste er also erst einmal beweisen, dass diese Lebensformen überhaupt Gene hatten. Er tat dies während des Zweiten Weltkriegs in Nashville. Eines Tages kam er auf die Idee, zwei verschiedene Phagen auf ein Bakterium anzusetzen. Er wusste inzwischen, dass die Phagen in die Bakterien eindrangen und sich dort so lange vermehrten, bis der Gastgeber platzte. Normalerweise entstanden so nur Kopien von jener Phage, die zuvor ins Bakterium eingedrungen war. Doch wenn zwei Phagen das Bakterium gleichzeitig angriffen - fand Delbrück heraus -, entstanden mehr als zwei Sorten Phagen. Und dafür gab es nur eine Erklärung: Bei der Vermehrung musste es zu einer Rekombination - also zu einer Neukombination von Genen der beiden Phagen - gekommen sein.

Delbrück arbeitete dann mit dem italienischen Biophysiker Salvatore Luria zusammen. Das später mit dem Nobelpreis ausgezeichnete Duo fand erstens heraus, dass Variationen (Mutationen) in bakteriellen Genen spontan auftreten, also ohne Zutun von aussen - genau so, wie es sich Charles Darwin mit seiner Konzeption der Evolution vorgestellt hatte. Und zweitens erlaubten die von den beiden entwickelten Methoden nun, die Zahl der auftretenden Mutation exakt zu bestimmen. Mit Delbrück war die Genetik eine exakte Wissenschaft und das Gen messbar geworden.