1953年，人们发现了遗传信息是怎样代代相传的，这是20世纪科学的一个传奇故事。我想，那戏剧性的时刻是1951年秋，那时詹姆斯华特生（JamesWatson）还是一个20多岁的年轻人，他来到剑桥，与35岁的弗朗西斯.克里克（FrancisCrick）协力合作，试图解释脱氧核糖核酸（缩写为DNA）的结构。DNA是一种核酸，就是说，是处于细胞核心的酸。在先前的10年中，人们已经清楚地认识到，核酸携带遗传的化学信息，代代相传。在剑桥大学和遥远的加利福尼亚的实验室里，探索者们面临着两个问题。DNA的化学性质是什么？DNA的结构形式又是怎样的？
DNA的化学性质是什么？这就是说，是什么构成了DNA的各部分？是什么飘移不定，使DNA的形式各有不同？当时人们对此已经很清楚了。显然，DNA是由糖和磷酸（由于结构上的原因，它们应该确实存在其中），以及四种独特的分子或碱基组成。其中胸腺嘧啶（thymine）和胞嘧啶（cytosins）是两个很小的分子，在它们各自内部，碳原子、氮原子、氢原子和氧原子成六边形排列。其中鸟膘呤（guanine）和腺嘌呤（adenine）两个分子较大，在它们内部，原子排成一个六边形和一个五边形，二者联结在一起。在结构研究中，通常只用一个六边形来代表各个较小的碱基，用大的图形，代表较大的碱基，注意它们的形状，胜过注意单个的原子。
DNA的结构形式又是怎样的呢？也就是说使DNA能够表达许多不同遗传信息的这些碱基是怎样排列组合的？一座建筑并不是石头的堆砌，DNA分子也不是碱基的堆砌。是什么造成了DNA的结构及其功能呢？那时，人们对这一点也已很清楚了。DNA分子是一条长链，是相当稳定的某种晶状有机体。看起来很可能呈螺旋形，其有多少条螺旋链条并列？是一条、二条、三条，还是四条？关于这个问题，主要有两大意见分歧的阵营，一派主张双螺旋链条的观点，另一派主张三螺旋链条的观点。1952年底，结构化学的伟大天才林尼斯鲍林（LinusPauling）在加利福尼亚提出一种三螺旋模型。他认为糖和磷酸的主干向螺旋的中心聚集，而碱基则向四面八方伸展。1953年2月，鲍林的论文送到剑桥，在克里克和华特生看来，他们的实验显然一开始就出了毛病。
或许仅仅是寻找安慰，或许是自负任性，詹姆斯华特生当即决定，他应该探寻双螺旋模型。在访问了伦敦之后，我骑自行车返回学院。从后门翻进院内，这时我已经决定建立双螺旋模型。弗朗西斯也一定会同意。尽管他是一位物理学家，他也知道重要的生物是成双成对出现的。不仅如此，他和克里克进而开始寻找一种主干向边缘延伸的结构。这种结构就像一架螺旋形梯子，糖和磷酸犹如梯子的两道扶手，支撑两侧。尝试用剖开的DNA外形，以观察那些碱基是怎样像梯级似的安排在模型中的，使他们绞尽脑汁，煞费苦心。在一个轻率的错误之后，问题突然变得不言自明了。
我抬起头来，看的不是弗朗西斯，而开始颠来倒去转换有可能成对匹配的各种碱基。突然，我意识到，由两个氢键聚合的腺嘌呤-胸腺嘧啶对子与鸟瞟吟-胞嘧啶对子在形状上是一样的。
当然：在每一级上，都必定有一个小的碱和一个大的碱。但不仅是有大的碱。胸腺嘧啶必须与腺嘌呤配伍。如果有胞嘧啶，就必须与鸟膘呤成对。碱基成对配合，相互决定。
DNA分子模型是一个螺旋形梯子。它是右旋螺旋形梯，每个梯级大小相等，梯级间距离相同，并且以同样的角度弯曲——每两级梯级角度为36度。而且，如果胞嘧啶位于一个梯级的这一端，鸟嘌呤就在另一端；别的碱配对也是这样。这就是说，螺旋的每一半都携带着完整的遗传信息，因此，从某种意义上说，另外一半是多余的。
让我们用一台电子计算机来建立这种分子模型。在显示的图像上，这就是一对碱；连接两端的虚线则是聚合这两个碱的氢键。
我们将把它竖立起来，并用这种方式迭加累积。现在，我们将在电子计算机图像的左下端把这种碱迭加起来，这样，我们将建立DNA的整个分子结构，而且的的确确是一级一级地建立起来的。
现在是第二对碱；它可能与第一对同样，也可能是另外一类，无论如何，它应该转向。我们把它迭加在第一对上面，并转动36度。然后是第三对碱，我们照此办理，并依次类推。
这些梯级就是一种密码，它将一步一步地阐明细胞怎样制造生命必需的各种蛋白质。可以看出，基因正在我们眼前形成，糖和磷酸的两道扶手紧紧抓住螺旋梯的两侧。这种螺旋形的DNA分子结构就是一个基因，一个行动中的基因，这些梯级就是它行动的步骤。
1953年4月2日，詹姆斯华特生和弗朗西斯克里克寄给《自然》（Nature）杂志一篇论文，阐明了他们为之工作了1年半的这种DNA结构。按照在巴黎的巴斯德研究所和加利福尼亚的索尔克研究所工作的贾奎斯莫诺（JacquesMonod）的说法：
DNA是生物中恒处常在的基本因素。这就是为什么孟德尔对基因是遗传性状的永恒载体的定义，爱威瑞（Avery）所作的化学鉴定（为赫希（Hershey）所证实），以及华特生和克里克所阐明的原状复制功能的结构基础，无疑构成了在生物学领域作出的最重要的发现的原因。当然，还应该加上自然选择理论，其确定性和全部意义只是由于有了这些发现才得以证实。
这种DNA结构模型显然有助于解释甚至在性出现以前对生命至关重要的复制过程。当一个细胞分裂时，这个双螺旋链就分离开来。每一个碱紧连着它所属配对的另一个成员。这就是在双螺旋链中有一个多余的部分的原因：因为每一半螺旋都携带着完整的信息或指令，当一个细胞分裂时，一个同样的基因就被复制出来。在这里，这个具有魔力的数字“二”就成为细胞分裂时传递其生命同一性的手段。
DNA螺旋不是一座纪念碑。它是一个指令，是一种活生生的运动着的物质，它说明了细胞怎样一步一步地实现生命过程。生命遵循某种时间表，而DNA螺旋的梯级则将这一时间表按照必须经过的程序编译成密码，并发出信号。细胞的机制一个接一个地顺序判读这些梯级的密码。连续的三个梯级就充当了指示细胞制造一种氨基酸的一个信号。当所有的氨基酸先后形成以后，它们就在细胞中排列起来，组合成为蛋白质。而这些蛋白质就是细胞中生命的动因和构成单元。
只是除了精子和卵细胞之外，生物体内每一个细胞都具有创造整个生物的全部潜在能力。精子和卵细胞是不完整的，它们本质上各是半个细胞：它们各自携带着基因总数的一半。当卵子受精时，正如孟德尔预料的，这些基因成双成对地聚集起来，而全部指令又重新组合了。于是，这个受精卵就成了一个完整的细胞，而且成为生物体内每一个细胞的典范。因为每一个细胞都是由于受精卵的分裂而形成的，它们在遗传特性上与它别无二致。正如一个小鸡的胚胎，这个动物整个一生中都保持着受精卵所遗传下来的东西。
在这个胚胎发育生长时，它的细胞也在发生不同变化。沿着原条（primitivestreak），神经系统开始出现，在原条两侧的细胞将形成脊柱。细胞特化了：分为神经细胞、肌肉细胞、结缔组织（韧带和腱）细胞、血细胞和血管。细胞的特化是因为它们接受了DNA制造各种蛋白质的指令，而这些蛋白质分别适应于特定的细胞而不是一切细胞的功能。DNA就是这样起作用的。
