遗传学始终是生物学领域中的“领头羊”，从拉马克的“用进废退”，孟德尔的“遗传因子”，到摩尔根的“基因论”。它的每一次重大发现，都会引起生命科学，乃至整个人类社会发生巨大变化。
遗传基因究竟是一种什么样的东西？这一重大生命科学之谜，从20世纪初开始，吸引着众多生物学家，还有物理、化学家。各路科学大军，从不同方面对夺取“遗传密码”展开了“攻坚战”。
遗传物质DNA的发现
早在1869年，瑞士有位专攻细胞核化学组成的青年生物化学家米歇尔，在他用胃蛋白酶来分解人体脓细胞的蛋白质时，发现胃蛋白酶可以把细胞质中的蛋白质全部分解，但对细胞核却无能为力。看到这个现象后，米歇尔决心揭开细胞核化学组成这个谜。经过细致的化学分析，他发现细胞核主要是由一种含磷物质构成的，它与蛋白质完全不同，称之为核酸。
后来德国著名化学家科赛尔进一步研究了核酸的分子结构，发现核酸是由核糖、磷酸和有机碱三种物质构成。
名师出高徒。科赛尔的学生，俄国出生的美国生物化学家莱文又发现，核酸里有五个碳原子组成的五碳糖分子。他明确指出，前人发现的酵母核酸和胸腺核酸的差别就在这个五碳糖分子上，是两种不同的核酸。他把酵母核酸中五碳糖叫核糖，而这种酵母核酸就叫做核糖核酸，英文缩写为RNA；另一种胸腺核酸中的五碳糖比核糖少了一个氧原子，把它定名为脱氧核糖核酸，英文缩写就是DNA。细胞核里的DNA有什么作用呢？
科学探索的道路有时也会有曲折，上述重大发现，当时只看成是弄清楚了细胞核的化学组成，在20世纪40年代前，并没有引起人们的关注。不少研究寻找遗传基因化学实体的科学家，都还是在蛋白质或者酶上打主意，结果都没有找到，因为基因不在蛋白质上。遗传基因到底在哪里？
1928年，英国的细菌学家格里弗斯做了一个非常有意义的实验。肺炎球菌有两种类型：一种是有毒的，可使人得肺炎和致死小老鼠，称之为S型；另一种无毒丧失了致病能力，称为R型。格里弗斯给小老鼠注射R型活细菌，小老鼠未死亡；注射经加热杀死后的S型细菌，也未死亡；而将加热杀死的S型细菌和活的R型细菌同时注入一个鼠体内，小老鼠却死亡了。
格里弗斯分析这一现象认为可能是S型细菌内的一种“转化因子”进入了R型细菌，使R型的本性发生了改变，由无毒型转化成了有毒型，
使杀死了的S型细菌又复活了。美国的艾弗里等生化学家，对这种奇异的转化现象，十分重视，决心把它弄个水落石出。1944年，艾弗里和他的助手们进一步做了一个实验：他们将大量S型细菌细胞破碎，从中分离，提取出糖类、脂类、各种蛋白质、DNA和RNA等。然后将它们分别与R型细菌混合培养。结果发现，只有在DNA的混合培养液中是S型细菌，而其他各种培养液中都是R型细菌。
艾弗里的实验证实，决定性状的遗传物质就是DNA。由此，DNA再度引起人们的注意。
到了20世纪50年代，细胞化学、生物化学、细菌学的研究方法和思维摸式，已经十分和谐地与遗传学研究结合了起来，与此同时，物理、化学的进步，也为生物学研究提供了许多先进技术设备，如X射线衍射、电子显微镜、超速离心机和电子计算机等，它们都是进入分子水平的遗传学研究所必需的条件。众多科学家运用各种手段，对破译生物遗传密码，DNA的分子结构发起了总攻，然而首先揭开这一奥秘的却是两个年轻人。
沃森和克里克
沃森1928年生于美国芝加哥，少年时期聪颖勤奋，学习成绩一直名列前茅。中学毕业后，进入印第安那州立大学学习动物学，依他的成绩原本可以留校，师从当时因使用X光诱导果蝇基因突变名震生物学界的穆勒教授，继续进行果蝇研究。但薛定谔的名著《生命是什么》改变了沃森的选择，他认为果蝇的黄金时代已经过去了，要从新的角度去探索生命遗传基因的奥秘。
沃森毅然投奔病毒学家卢里亚教授，在读研究生期间，他就成为当时有名的“噬菌体研究小组” 成员。22岁那年，沃森以X射线对噬菌体产生突变的影响研究获得博士学位。为了进一步揭示DNA的结构与复制基因的关系，沃森又到丹麦哥本哈根去进修生物化学。1951年5月，在意大利的一次生物学讨论会上，他听了英国生物物理学家威尔金斯有关DNA的X衍射报告，首次看到DNA结晶的衍射照片，使他大开眼界。在这里，他遇到后来的合作者克里克。
克里克1916年生于英国北安普顿一个富有的鞋商之家，中学毕业后，入伦敦大学物理系学习。1937年他以优异的成绩毕业，随即攻读博士学位。
克里克同沃森对科学的热爱，有着惊人的相似，一次偶然的机会，他也读到了薛定谔的《生命是什么》。书中对生物现象和物理现象之间所具有的潜在联系，进行的大胆推想，深深地吸引了克里克。为了弥补生物学、有机化学和结晶学等知识的不足，他从头学起，广泛地阅读了大量书籍，并大胆地指出当时生物学研究中的一些错误；通过实验用事实纠正了当时的一些错误观点。
1951年，沃森和克里克在卡文迪许实验室相遇。共同的志向使他们走到了一起，从此开始了他们密切的合作。
争攀生命螺旋梯
20世纪50年代，世界上有三个科研小组正在进行DNA生物大分子空间结构的分析研究，这三个学派互相展开了激烈的竞争：生物化学学派，是以美国加州理工学院著名结构化学家鲍林为代表，他们研究三叠链而不是双链研究，因为设想错误未能得出嘌呤与嘧啶的合理配对，也不会有双螺旋的构思，造成遗憾。结构学派，是英国伦敦皇家学院著名物理学家威尔金斯带领的一帮人。在威尔金斯实验室里，弗兰克林设法制成了高度定向的DNA纤维，拍摄到了一张高超的DNAX光衍射照片。照片轮廓清晰，细致入微，清楚地证实了DNA分子中，每个核苷酸间有一定距离，并且从照片上可以确认DNA的结构是螺旋形的。再一组就是以沃森和克里克为代表的信息学派，研究信息如何在机体世代间传递以及该信息如何被翻译成特定的生物分子。
DHA双螺旋结构模型
同经验丰富、学有成就的鲍林和威尔金斯等相比，沃森和克里克就显得“稚嫩” 多啦！然而也许正是“初生牛犊不怕虎”的“稚嫩”劲头，使他们少了许多条条框框的束缚。他们博采众家之长，利用已有的研究成果，借鉴鲍林建立蛋白质的X螺旋模型和弗兰克林所摄的那张DNA照片，并通过学术交流取得大量参考资料。然后他们用现代科学研究建立结构模型的方法，以及对碱基配对的独特见解，经过反复运算、观察和分析，终于在1953年4月建立起DNA双螺旋结构的分子模型。他们的论文《DNA的分子结构》，在英国的《自然》杂志上发表，引起了全世界的轰动。它开创了分子生物学新时代。
DNA复制示意图
他们所制的DNA双螺旋结构模型，很像一个旋转楼梯。两侧扶手由两条多核苷酸链上的糖和磷酸组成。碱基在内侧，以氢键相联，好比阶梯。氢键的形成不是随意的，而是一个嘌呤对一个嘧啶，这叫“互补原则”。DNA上携带着遗传密码，它们就像电影或录像带的胶片一样可以复制。复制前，两条互补链因中间的氢键破裂而分离，各自以自己为模板，从活细胞中吸收新的元素，按照原来相对应的碱基，形成一条新的互补链。通过精卵结合，准确无误地传给后代。这就是控制上下代相像的遗传密码。
沃森和克里克两位年轻科学家，拉开了20世纪——生物学世纪的帷幕，从而极大地加快了人类认识生命现象的步伐。从此以后造福人类的基因工程、克隆技术等，像雨后春笋般不断出现。
为了表彰沃森、克里克和威尔金斯三位科学家，对揭开生命之谜——破译遗传密码的重大贡献，1962年他们同时荣获诺贝尔奖。
