1953年，人们发现了基因是如何代代相传的，这一发现是20世纪的科学冒险故事。假设这一故事的起点为1951年秋天，当时，一个名叫詹姆斯·华生（JamesWatson）的20岁的年轻人来到剑桥，并与35岁的弗朗西斯·克里克（FrancisCrick）分在一个组，他们的任务就是解释脱氧核糖核酸（简称DNA）的结构。DNA是一种核酸，即位于细胞中间的酸。在此前的10年中，人们已经弄清楚，核酸携带着能从一代传向另一代的遗传信息。剑桥和远在加利福尼亚实验室的探索者们当时面临着两个问题：DNA的化学成分是什么？它的结构是什么样子？
第一个问题是问，组成DNA的是什么物质？这些组成DNA的物质能够通过改变位置而组成不同的DNA吗？现在我们已经了解得很清楚了，DNA是由糖和磷酸盐（由于结构的原因，其中必须有磷酸盐）以及四个特殊的小分子，或者说是盐基组成。其中有两个是非常小的分子，胸腺嘧啶和胞核嘧啶，组成它们的碳、氮、氧和氧原子呈六角形排列。另外两个则是相当太的分子，鸟嘌呤和腺嘌呤。组成它们的原子排列成五角形和六角形并交织在一起。一般来说，在研究结构时，用一个简单的六角形代替一个小的盐基，而一个大一点的图来表示大的盐基，这样可以把注意力集中到形状上，而不是单个原子上。
第二个问题是问，那些使DNA具有表达许多不同遗传信息的盐基是如何排列的？就像不能把一栋建筑物看作是一堆石头一样，DNA分子也不是由盐基胡乱堆集而成的。是什么使它具有一定的结构，并因此而具有一定的功能？当时，人们已经知道，DNA分子是一个长长的展开的链，但是却相当硬——一种有机晶体。看起来，DNA很有可能是一个螺旋状（或螺旋形）的物体。那么有几条平行的螺旋体呢？一条，两条，三条还是四条？不同观点的人组成了两个阵营：双螺旋体阵营和三螺旋体阵营。然后，到了1952年末，伟大的结构化学天才莱纳斯·鲍林（LinusPauling）在加利福尼亚提出了一个三螺旋体模型。糖和磷酸盐组成DNA的骨架沿中间延伸，而盐基则从骨架上向四处延伸。1953年2月，剑桥得到了鲍林的论文，在克里克和华生看来，从模型的外观上就知道肯定有些地方不对。
也许仅仅是感觉，也可能是某种恶意的对立情绪使得詹姆斯·华生当场就决定采用双螺旋模型。随后，他访问了伦敦。
当我转了一圈回学院，并走进了学院后门之后，我就决定建造一个双链模型。弗朗西斯将不得不同意，因为即使他是一个物理学家，他也会知道重要的生物体都是成对出现的。
此外，他和克里克开始寻找一种骨架在外部延伸的结构：一种螺旋楼梯，糖和磷酸盐就像两道栏杆一样抓住螺旋楼梯。他们用模型做了许多次痛苦的试验，以检验那些盐基如何才能适应模型中的那些台阶的。然后，在一次特别疯狂的失误之后，所有一切立即变得不证自明了。
我查找着，看到了一个不是弗朗西斯构造的模型，我开始把一些盐基在各种其他可能的螺旋形模型中移进移出。突然，我意识到：用两个氢键连在一起的腺嘌呤——胸腺嘧啶对的形状，与乌嘌呤——胞核嘧啶对的是一样的。
不言而喻，在每一台阶上必须有一个小的盐基和一个大的盐基。但不是随便的一个大的盐基，胸腺嘧啶必须由腺嘌呤来匹配，而胞核嘧啶则必须用鸟嘌呤配对。那些盐基就这样彼此互相决定地成对结合在一起。
所以，DNA的分子模型就是一个螺旋形的楼梯。这个螺旋楼梯是向右旋的，每一梯级大小相等，梯级间距也相同，并以相同的速率旋转——每一梯级旋转36度。如果胞核嘧啶在梯级的一端，那么，鸟嘌呤就在另一端，另一对盐基也是如此。这就意味着，该螺旋体的每一半都包含着完整的信息，以致于在某种程度上来说，有一半是多余的。
让我们在计算机上建造该分子的模型。示意性地，那是一个盐基对，其端点之间的点线表示氢键，该键将两个盐基结合在一起。我们将把它放到端点，我们将在那儿把它堆起来。现在，我们将在计算机图画左手边底部把它堆起来，在那儿，我们将精确地逐步建造完整的DNA分子。
这时是第二对；它有可能与第一对相同，也可能是相反的一对；第二对将面临上述两种情况中的任意一种。我们把第二对堆在第一对上，并把它旋转36度。然后是第三对，再按前述步骤进行。以此类推。
这些阶梯都是一些代码，它能告诉细胞如何逐步地合成生命所必需的蛋白质。此时基因在我们的眼中是可见的，糖和磷酸盐的栏杆紧紧抓着螺旋楼梯的每一边。这种螺旋DNA分子就是一种基因，一个起作用的基因，那些阶梯就是基因作用的步骤。
1953年4月2日，詹姆斯·华生和弗朗西斯·克里克把论文寄给了《自然》杂志，文中描述了他们仅工作了18个月就得出的DNA结构。用巴黎巴斯德研究所和加利福尼亚萨尔克研究所的雅克·蒙纳德（JacqueSMonod）的话说：
基本的生物学上的不变量就是DNA。那就是为什么孟德尔把基因定义为遗传特性不变的搬运者的原因。基因的化学成分是艾弗里（Avery）（由赫尔希Hershey确认的），而由华生和克里克所作的关于基因复制不变性的结构基础的说明。无疑是生物学有史以来最重要的发现。当然，还必须加上自然选择理论，它的确定性和重要性只有留待后来的发现者去评述了。
这种DNA模型显然适用复制过程，该过程甚至在性别出现之前就是生命的基础。当一个细胞分裂时，两个螺旋体分开了。每个盐基就把属于同一对的另一方固定下来。这就是双螺旋体冗余的观点：因为每一半都携带着全部信息或者是结构，当一个细胞分裂时，同样的基因就再生出来。这里所说的具有魔力的数字二，是指通过二，当一个细胞分裂时，会传递其遗传同一性的信息。
DNA螺旋体不是一座纪念碑。它是一本指导书，一辆移动的汽车，它能告诉细胞如何逐步执行生命的过程。生命遵循着一个时间表，螺旋体的阶梯解码并标出时间的顺序。细胞的运行装置按顺序一个接一个地阅读螺旋体的阶梯。三个阶梯组成的系列给细胞一个信号，让细胞合成一个氨基酸，当氨基酸依次生成后，它们就联结起来，组成细胞中的蛋白质。而蛋白质则是细胞中生命的媒介和建筑材料。
除了精于和卵细胞之外，躯体中的每个细胞都携带着制造整个动物的全部潜能。精于和卵子是不完整的，而且它们实际上只是半个细胞：它们携带着一半数量的基因。然后，当卵子遇到精子而受精时，来自二者的基因就像孟德尔所预见的那样成对结合起来，并再次组装成一个完整的指令。该受精卵此时就是一个完整的细胞，这就是躯体中每个细胞的模式。因此，对每个由受精卵分裂而形成的细胞而言，它的基因组装方式与受精卵是一样的。像一只小鸡的胚胎一样，该动物一生都会带有受精卵的遗传特征。
当胚胎发育时，细胞分化了。沿着原始的倾向，神经系统开始布设。而另一边的细胞团将形成脊骨。细胞可进一步分为：神经细胞、肌肉细胞、联结组织（韧带和腱）、血细胞和血管。细胞的细分，是由于它们接受了DNA的指令，生成与某种细胞的功能相适应的蛋白质，而不是其他的蛋白质。这就是DNA的作用。