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세균·효모·곰팡이 종(種)의 영양 요구에 영향을 주는 유전적 돌연변이를 연구하여 분자유전학 분야에 기여한 공로로 G. 비들, J. 리더버그와 함께 1958년 노벨 생리학·의학상을 받았다. 테이텀은 1937~41년에 스탠퍼드대학교의 전임연구원으로 있으면서 비들과 함께 연구하여 ① 모든 생물체의 생화학 과정은 궁극적으로 유전자에 의해 조절된다. ② 이러한 모든 과정은 일련의 연속적인 화학반응(경로)으로 이루어진다.

③ 각 반응은 하나의 유전자에 의해 조절된다. ④ 한 유전자에서의 돌연변이는 한 화학반응을 수행하는 세포의 능력만을 변화시킨다는 개념들을 확증했다.

테이텀과 그의 동료들은 붉은빵곰팡이를 연구하면서 유전자의 돌연변이가 하나의 특정한 화학반응에 영향을 미칠 때 그 반응을 촉매하는 효소가 변형되거나 소실됨을 보여줌으로써 그들은 각각의 유전자가 특정한 효소의 구조를 결정한다는 것을 증명했다. 1945~48년 예일대학교 교수로 재직하면서 그가 사용한 붉은빵곰팡이의 돌연변이를 유도하는 방법과 그것의 생화학적 과정을 연구하는 방법을 세균에 성공적으로 응용했다. 리더버그와 대장균의 두 성(性) 사이에서 유전자 재조합이 일어나는 것을 발견했다.

그들의 이러한 노력 결과 세균은 세포에서 일어나는 생화학적 과정들의 유전적 조절에 대한 연구에 있어 주요정보원이 되었다. 테이텀은 1948년 스탠퍼드대학교로 돌아와 그의 연구방향을 세포핵 밖에서 일어나는 유전과정으로 바꾸었다. 1957년 뉴욕 시의 록펠러 의학연구소(지금의 록펠러대학교)의 교수가 되었다.