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자크 모노는 1965년 앙드레 르보프, 프랑수아 자코브와 함께 유전자가 효소의 생합성을 지배함으로써 세포대사를 조절한다는 사실을 밝힌 공로로 노벨 생리학·의학상을 받았다.

1961년 두 사람은 세포 내에는 디옥시리보핵산(DNA)의 염기서열과 상보관계에 있는 물질인 전령 RNA가 존재한다고 제안했다. 그들에 따르면 이 전령이 단백질의 합성장소인 리보솜에 염기서열로 암호화된 정보를 전달하며, 여기서 전령 RNA의 염기서열은 단백질 효소(생화학적 촉매)의 아미노산 서열로 번역된다.

오페론이라 부르는 유전자복합체의 개념에서 자코브와 자크 모노는 전령 RNA의 합성에 영향을 주어 다른 유전자들의 기능을 통제하는 유전자의 존재를 가정했다. 이 연구가 세균에 일반적으로 적용될 수 있다는 사실이 증명되어 이들은 1965년 노벨상을 받았다. 모노는 수필 〈우연과 필연 Le Hasard et la nécessité〉1970)에서 생명의 기원과 진화과정은 우연의 결과라는 견해를 피력했다.