存在是永恒的；因为有许多法则保护了生命的宝藏；而宇宙从这些宝藏中汲取了美。，——歌德
1．经典物理学家那些绝非无关紧要的设想是错误的
我们通常的一个结论是，有机体和它的全部生物学过程，必须有足够多的原子结构，必须避免出现偶然的单原子事件发挥关键作用。朴素物理学家们向我们传达的这一点是重要的，正是这样，我们才得以理解为什么有机体具有足够精确的物理学定律，并能按照这些定律实现其功能。按照生物学的观点来看，这些从物理学得出的观点与实际的生物学事实一致吗？
起初，人们总是认为这个结论没有什么重要性，这与30年前的生物学家的观点如出一辙。可是，在一般的通俗演说者看来，统计物理学对于有机体的重要性也同样适用于其他地方，因此，这个结论对于他们而言还是比较恰当的。对于任何高等生物的成年个体来说，它的躯体以及组成躯体的每一个单细胞都包含着“天文数字”般的各种原子。正如30年前所知道的那样，我们观察每一个特定的生理过程，不论在细胞内或是在细胞同周围环境的相互作用中，都是包含了那么多的原子和单原子的过程。这样的话就保证了物理学和物理化学的有关定律的一致性，即便是按照统计物理学的“大数”来要求，也是能够保证定律的有效性的。这种“大数”的要求就是刚才所说的律。
现在我们清楚地知道了这个意见是不可行的，就像下面即将看到的那样，在有机体的体内有许多微小的原子团，这种微小的程度足以使得精确的统计学定律失效；但是它们在有秩序和有规律的事件中起着关键的支配作用。它们操控着有机体在发育过程中的可获得的大尺度性状，而这些可以观察到的大尺度性状直接决定了有机体发挥功能的重要特征。在所有这些有机体的生命运动中，生物学定律在其中彻底而精确地贯彻着，显示着自身的魅力。，在起始阶段，我必须概括地讲一点生物学，尤其是遗传学方面的情况；简而言之，我必须概括地说明这门学科的发展现状，虽然我不是这方面的专家。因此，我对自己的这些外行话深表歉意，对于生物学家们来说更是如此。另一方面，也请你们允许我介绍一下流行的观点，虽然这或多或少地带有些教条。我之所以这么说，是因为不能期望一个笨拙的理论物理学家对实验材料作出权威而全面的阐述；这些实验材料不仅有来自大量日积月累的繁育试验，而且还有来自精密的现代显微镜技术对实验对象的直接观察。
2．遗传的密码本（染色体）
我们在生物学家称做“四维模式”的意义上使用有机体的“模式”，它不仅指成年有机体和任何有机体的任一发展阶段上的结构和功能，而且还指有机体开始复制自身时受精卵到成年阶段的个体发育的全过程。整个四维模式是由一个受精卵细胞的结构决定的，准确地说，是由受精卵的很小一部分即它的细胞核决定的。这个细胞核在细胞的正常“休眠期”内显示为网状染色质，分布在细胞内。但是在某些特殊的情况下（在有丝分裂和减数分裂的过程中，见下文）可以看到染色体——一组颗粒构成的、常呈纤维状或棒状的物质。它的数目有8条或是12条，而对于人来说则是46条。把这些数字写成2×4，2×6，…，2×23，…，并且按照生物学家的习惯命名称它们为两套染色体。单个染色体可以从自身的大小或形状加以区分和辨认，但是这里的两套染色体却几乎是相同的。有意思的是，它们中的一套来自母体的卵细胞，另一套来自父体的精子。通过显微镜我们可以看到，这些染色体的轴状骨架纤丝部分包含了个体发育和成熟的全部模式密码。每一套染色体都含有全部密码，因此在原始阶段的受精卵里一般有密码的两个本子。
染色体的纤丝结构一般称为密码本，只要是一个有洞察力的人就可以根据卵的结构告诉你，在将来的适宜条件下这个卵发育成什么生物——是一只黑公鸡还是一只芦花母鸡，是成长中的一只苍蝇还是一棵玉米，一株石楠，一只甲虫，一只老鼠或是一个女人？而这些正是拉普拉斯决定论所阐述的因果关系。其实，还有一点拉普拉斯决定论没有谈到，那就是卵细胞的外观是很相似的；即便外观不是很相似，它们的密码结构也必定是大同小异的，差别仅在于一些卵细胞中包含的营养物质多些而已。
既然染色体结构是促使卵细胞发育的工具，那么简单地称其为“密码本”也许太狭隘了。法律条文与执行力的统一，建筑师同建造工人的合作，这些比喻化的说法也许更为贴切。
3．通过细胞分裂（有丝分裂）的个体生长
在个体发育的过程中，人们总是好奇地追问：“染色体是怎样变化发展的呢？”，一个有机体的生长是由连续的细胞分裂引起的，这样的细胞分裂称为有丝分裂。我们的身体是由细胞组成的，但是有丝分裂不是人们所认为的那样是一件频繁发生的事情。在有丝分裂的开始阶段，细胞的生长是很迅速的。卵细胞分成2个子细胞，继而发育成4个细胞，然后是8，16，32，64，…在身体的不同部位，细胞的有丝分裂的频率是不同的，因此各个部位的细胞数目就是不平衡的。通过计算，我们就可以知道卵细胞只要分裂50或者60次就可以生成一个成人的细胞数，甚至是这个数目的10倍，后面的数目包含了一生中更替的所有细胞。由此可以知道，我的一个体细胞仅仅只是原始卵细胞的第50代或60代的“后代”。
4．在有丝分裂中每个染色体是被复制的
在有丝分裂的过程中，每个染色体是怎样行动的呢？它们是被复制了，两套染色体和密码的两个拷贝都是被复制的。这个过程通过显微镜可以观察到，但是涉及的细节和面太广，就不一一细说了。尤为重要的一点是：两个“子细胞”中的每一个都得到了跟亲细胞准确相似的、另外两套完整的染色体。因此，所有的体细胞都具有完全一样的染色体。
每个单细胞都具有密码本的全套复制，甚至有些无足轻重的单细胞也是如此。因此，虽然我们对这种机制了解不多，但是我们可以肯定它是通过某种途径同有机体的机能密切相关的。前不久，我们刚在报纸上看到蒙哥马利将军要求手下的每个士兵都仔细了解他在非洲的全部作战计划。如果是这样的话，正好为我的理论提供了一个美妙的类比——每个士兵其实相当于一个单细胞。我们对遗传机制的显着特点——有丝分裂的过程中每个单细胞始终保持着两套染色体感到惊诧不已；在后面的深入讨论中，才出现这种特点之外的情况。
5．染色体数减半的细胞分裂（减数分裂）和受精（配子配合）
在个体发育刚刚开始的阶段，有一些细胞保留着，它们日后可以产生出成年个体繁殖所需要的配子。至于配子是精细胞还是卵细胞，就要视情况而定了。“保留”是指它们在这个阶段只进行仅有的几次有丝分裂，而不是用作其他目的。这些保留着的细胞，除了有丝分裂的方式外，还有减数分裂。通过减数分裂，保留着的细胞产生了配子。一般而言，减数分裂只在配子受精以前的很短时间里才会发生。发生的过程中，亲细胞的两套染色体分成两组，每一组染色体进入一个子细胞内，这便是所谓的配子。由此可以看出，减数分裂和有丝分裂的不同之处在于它的染色体总数保持不变，而有丝分裂的染色体数目加倍增长。也就是说，每个配子收到的染色体只有一组而不是两组，例如人只有23个，而不是2×23=46个。
只有一组染色体的细胞叫做单倍体。因此，配子是单倍体，而通常的体细胞是二倍体。有三组、四组或者多组染色体的体细胞就叫做三倍体、四倍体或者多倍体。
在配子的配合中，雄配子（精子）和雌配子（卵子）都是单倍体，结合而成的受精卵是双倍体。其中的染色体组，一半来自母体，一半来自父体。
6．单倍体个体