如果你父母双方没有在恰当的时间结合——可能要精确到秒，更有可能要精确到毫微秒，你就不会在这里；而如果你父母的父母没有在恰当的时间以恰当的方式结合，你也不会在这里；如果你父母的父母的父母，以及你父母的父母的父母的父母，以此类推下去，没有以同样的方式结合，显而易见，你也肯定不会在这里。
时光越是倒流，你赖以降生的人的数量越是增加。仅仅上溯到8代以前，也就是查尔斯·达尔文和亚伯拉罕·林肯出生的时间，这个数目已经超过250人，他们双方的结合决定了你的存在。继续往前推，一直到莎士比亚和“五月花”号清教徒生活的时间，你有不少于16384个祖先，他们彼此的基因交换与组合，最终奇迹般地成就了你。
在20代以前，这个祖先数目已增加到了1048576个。在此基础上再往前推5代，成就你的祖先数不会少于33554432个。而在30代以前，你的祖先的总数——记住，这些数目不包括堂亲、表亲以及其他更远的亲戚，而只是父母一父母的父母一直到你这一线——已超过10亿（确切地说是1073741824）。而在64代之前，也就是古罗马时期，决定你存在的祖先数将增到约10亿亿，这个数目是曾经在地球上生存过的人的总数的几千倍。
很明显，我们的统计出了一些差错。对于这个问题，正确的解释是——你也许对此感兴趣，你的这一线并不那么纯粹。如果根本没有一定程度上的亲戚的联姻——这种情况实际上是大量存在的，尽管出于遗传的原因小心翼翼地隔一代，你就不会在这里。你这一条线上有几百万个祖先经常会出现这样的情况，你母亲这一边的一个远亲和你父亲这一边的一个远亲结为夫妻。实际上，如果你现在的伴侣是你同一民族、同一国家的人，你们很可能就有着某种血缘关系。如果你在公共汽车上、在公园里、在咖啡屋中，或者在任何一个拥挤的地方环视四周，你所看到的大多数人很可能是你的亲戚。如果有人自吹是莎士比亚或征服者威廉的后代，你可以马上回答他说：“我也是！”无论从字面意义还是从本质来讲，我们都是一家人。
我们也令人惊讶地相似。把你的基因和别的任何一个人对比，它们平均有大约99．9％是相同的，就是它们使得我们都属人类。这千分之一的小小基因差异——用英国遗传学家，最近获得诺贝尔奖的约翰·萨尔斯顿的话说，“每1000个核苷酸基中的约1个”就是赋予我们个性的基础。近年来很重视人类基因组结构的研究。其实根本没有单一的人类基因组这种东西。每一个人的基因组都不相同，否则我们就会完全一样。正是我们基因组的不断重组——每个基因组大体上相同，而又不完全相同，使得我们成为现在这个样，既是许多个体，又是一个物种。
但是究竟什么是基因组？什么又是基因？嗯，让我们再从细胞开始吧。细胞内部是一个细胞核，细胞核内就是染色体——一共有46束复杂的物质，其中23束来自你的母亲，23束来自你的父亲。你体内的每一个细胞——它们中的99．9999％——携带同样数量的染色体，只有极少数例外。（这些例外是红细胞、一些免疫系统细胞、卵子和精子细胞；由于不同的组织系统原因，它们不携带完整的基因孢。）染色体包含着一组完整的生成和维持你生命所必需的指令，它们由一长串一长串小而神奇的化学物质——脱氧核糖核酸（俗称DNA）组成。DNA被称为“地球上最非同寻常的分子”。
DNA存在的原因只有一个——生成更多的DNA——你的身体内有很多DNA：将近2米长的DNA挤在差不多每个细胞里。每单位长度的DNA包括32亿个密码字母，足以产生1033480000000种组合，用克里斯琴·德迪夫的话说，“无论如何可以确保独一无二的地位”。这个概率很大——1的后面加上30多亿个零，“光是印刷这些数字，就要用5000本一般大小的书。”德迪夫解释说。仔细端详镜子中的你自己，想一想这样一个事实，你含有1亿亿个细胞，几乎每一个细胞又都包含约2米长的挤成一团的DNA，你就会意识到你身上有多少这种东西。如果将你身上所有的DNA连成一条细线，它的长度不是地球到月球距离的一个或两个来回，而是好几个来回。根据一种统计，你身上的DNA总长度达2000万公里。
一句话，你的身体喜欢制造DNA，没有它你就不能生存。然而DNA本身并没有生命。分子也没有生命，但DNA可以说是尤其没有生命。用遗传学家理查德·莱旺顿的话来说，它是“生命世界中最非电抗性的化学惰性分子”。这就是人们在谋杀案调查中能从干涸已久的血迹或精液中，以及能从古代尼安德特人骨骼中提取出DNA的原因。这也解释了为什么科学家花了如此长的一段时间才破译出这样一种看似无关紧要的——一句话，没有生命的——神秘物质，在生命本身中却占据十分重要的地位。
作为一种已知的实体，DNA存在的时间之长超乎你的想像。可是，直到1869年，DNA才由一位任职于德国蒂宾根大学的瑞士科学家约翰·弗里德里希·米歇尔发现。在通过显微镜研究外科手术绷带的脓液时，米歇尔发现了一种他不认识的物质，他给它取名为核素（因为它寄居在细胞核里）。当时米歇尔只注意到它的存在，但核素显然在他的心中留下了深刻印象。23年后，在给他叔叔的一封信中，米歇尔提出，这种分子可能是隐藏在遗传背后的原动力。这是一个极具洞察力的观点，但是这个观点超出了当时的科学要求，因此根本没有引起人们的注意。
在以后的半个世纪的大部分时间里，人们普遍认为，这种物质——现在被称为脱氧核糖核酸或DNA——在遗传中所扮演的充其量是一个微不足道的角色。它太简单了，主要由4个被称为核苷酸的基本物质组成。这就好比一个只有4个字母的字母表。你怎么可能用这区区4个字母编写生命的故事？（答案在很大程度上类同于你用莫尔斯电码的点和划——将它们串连起来——去写一封内容复杂的电报。）就大家所知，DNA根本不做任何事情，它只是静静地待在细胞核中。它可能以某种方式约束染色体，也可能根据指令增加一点酸度，或者完成一些不得而知的其他微不足道的任务。据认为，复杂的东西非得存在于蛋白质之中。
然而，如果将DNA的作用忽略不计，会引发两个问题。首先，DNA数量是如此之多，几乎每个细胞核里都有将近2米长的DNA，显然它在细胞中起着某种非同小可的作用。最重要的是，它在实验中频频露面，犹如一起神秘的凶杀案中的嫌疑人。尤其是在与肺炎球菌和噬菌体（感染性细菌病毒）有关的两项研究中，DNA所扮演的重要角色说明它的角色远远被低估了。实验表明，DNA在制造蛋白质这样对生命至关重要的物质方面起着某种作用，不过人们也很清楚，蛋白质是在细胞核外生成的，与据测对它们聚合施加影响的DNA相距甚远。
过去，没有人能够弄明白DNA是怎样将信息传递给蛋白质的。我们现在知道，是RNA，也就是核糖核酸在这两者中间起到了一种翻译作用。DNA和蛋白质操的不是同一种语言，这是生物学里一件引人注目的奇事。在将近40亿年的时间里，它们在生命世界中扮演了至关重要的双簧角色，然而它们各自操的是彼此不能相容的密码，就好比一个说的是西班牙语，另一个说的是印地语。要想相互交流，它们就得有一个中介，而这个中介就是RNA。在一种核糖体的化学物质的帮助下，RNA将细胞里的DNA信息以蛋白质所能理解的形式翻译出来并以此作为蛋白质行动的指令。
然而，在20世纪初，我们重新开始我们的故事的时候，我们还要走好长的一段路，才能理解这一点以及与遗传扑朔迷离的现象相关的几乎任何事情。
很明显，有必要进行某种极富灵感的绝妙实验。幸运的是，这时出现了一位足以承担此任的勤勉而又才华横溢的年轻人。他的名字叫托马斯·亨特·摩尔根。1904年，也就是人们及时重新发现孟德尔的豌豆实验仅仅4年之后，他开始致力于染色体的研究，而这时距基因这个词的第一次出现，还要等上近10年的时间。
染色体于1888年被偶然发现，之所以这样命名，是因为它们很容易被染上颜色，因此在显微镜下很容易看到。到了世纪之交的时候，人们明显感觉到它们在传递某些特性中起到了一定作用，但是没有人知道它们是怎样起作用的，甚至有人对它们是否真正起作用也表示怀疑。
摩尔根选择了一种被称为黑腹果蝇的小昆虫作为实验对象。这种昆虫通常被称为果蝇（或醋蝇、香蕉蝇、垃圾蝇）。这种果蝇纤弱，无色，在日常生活中很常见，似乎总是频频地迫不及待地一头撞进我们的饮料中。作为实验样品，这种果蝇有着某些无可比拟的优点：它们所占的空间极小；几乎不需要消耗食物；在牛奶瓶中就可以轻而易举地培育出数百万只；从虫卵到成虫只需要10天左右的时间；只有4对染色体，用它们做实验非常方便。
在纽约哥伦比亚大学谢摩尔宏楼的一个小实验室里（后来势必得了个“果蝇室”的名字），摩尔根和他的同伴小心翼翼地培育和杂交了数百万只果蝇（有一个生物学家说有数十亿只，这也许有点夸张）。它们中的每一个都得用镊子夹住，然后在珠宝商的放大镜下观察它们在遗传方面任何微小的变化。为了生成突变体，在长达6年的时间里，他们想尽了种种办法：将这些果蝇用x射线辐射，在明亮的光线或黑暗中加以培育，在烤箱里轻轻烘烤，用离心机猛烈地摇晃——但是所有这些办法都不奏效。摩尔根几乎准备放弃他们所有的努力了。突然，一种奇特的变体重复不断地出现了——有一只果蝇的眼睛是白色的，而一般情况下果蝇的眼睛是红色的。有了这一突破，摩尔根和他的助手再接再厉，培育出了有用的突变个体，从而能在其后代中跟踪一个特性。这样，他们就研究出了特定的特点和某种特定的染色体之间的相互关系，从而在某种程度上令人满意地证明了染色体在遗传过程中的关键作用。
不过，在下一个生物学的复杂层面上，问题依然存在着，这就是有些神秘的基因及构成它们的DNA非常难于分解和研究。直到1933年底，摩尔根获得诺贝尔奖时，许多研究人员连对基因的存在都依旧表示怀疑。正如摩尔根当时所指出的那样，“基因是什么——它们是真实存在还是纯属想像”，人们很难达成一致意见。一种在细胞活动中具有如此至关重要的作用的东因，科学家们对于它的真实性总是迟迟不愿意承认，这也许是令人惊讶的。在《生物学：生命科学》（一本可读性极强的十分珍贵的大学课本）一书中，华莱士、金和桑德指出，对于思考、记忆这样的精神活动，我们今天大体上处于同样的情况。毫无疑问，我们知道我们拥有它们，但是我们不知道它们取何种具体的存在形式，如果有的话。在很长时间里基因也是如此。对于摩尔根同时代的人来说，你可以从你身上取下一个基因拿去作研究，这种想法非常荒谬，如同今天有人认为科学家可获取一束思想并在显微镜下加以检验一样。
当时可以肯定的是，某种与染色体相关的东西支配着细胞的繁殖。1944年，在位于曼哈顿的洛克菲勒研究所里，一个由才华横溢而生性羞怯的加拿大科学家奥斯瓦尔德·埃弗雷领导的研究小组经过15年的努力，终于在一次极其棘手的实验中获得了成功。他们在实验中将一株不致病的细菌和不同性质的DNA混合培养，使这株细菌具有了永久性传染能力，从而成功地证明DNA根本不是一种惰性分子，而几乎肯定是遗传过程中极为活跃的信息载体。奥地利出生的生化学家埃尔文·查迦夫后来严肃地指出，埃弗雷的发现值得获两次诺贝尔奖。
不幸的是，埃弗雷遭到研究所里的一个同事的反对，这人名叫阿尔弗雷德·米尔斯基，是一个生性顽固、令人讨厌的狂热的蛋白质研究学者，他利用他手中的权力竭尽全力地贬低埃弗雷的工作——据说，他甚至极力劝说斯德哥尔摩的卡罗林斯卡研究所当局不要授予埃弗雷诺贝尔奖。埃弗雷当时已经66岁，身心疲惫的他忍受不了工作的压力和喋喋不休的争论，辞去了工作，从此再也没有进行过研究工作。然而，别的地方的研究完全证明了埃弗雷的结论。没过多久，展开了一场搞清DNA结构的竞赛。
如果你在20世纪50年代初打一次赌，谁将在这一场破译DNA结构的竞赛中拔得头筹，你几乎肯定会把你的赌注押在美国首屈一指的化学家加州理工学院刘易斯·鲍林的身上。在分子结构的研究方面，鲍林是无与伦比的天才，他也是X射线晶体学领域的先驱之一，正是这项技术在破译DNA核心的研究中起了至关重要的作用。鲍林一生成就斐然，他两次获得诺贝尔奖（1954年获化学奖，1962年获和平奖）。可是在DNA研究方面，由于他错误地认定其结构是三链螺旋型，而不是二链螺旋型的，他的研究从未走上正轨，因而胜利的桂冠最终戴到了4位英国科学家的头上。这4位科学家不是一个小组，经常互不理睬，而且在很大程度上是这一领域的新手。
他们4位中最称得上是普通的设计师的是莫利斯·威尔金斯，他在第二次世界大战期间的许多时间里待在密室中帮助设计原子弹。同一时期，他们中的另外两个，罗萨林·富兰克林和弗朗西斯·克里克任职于英国政府，研究采矿，后者负责爆破，前者负责采煤。
这4位科学家中，最不平常的是詹姆斯·沃森，他是一个堪称天才的美国人。他小时候是风靡一时的电台节目《儿童智力竞赛》的成员（可以说，他至少在某种程度上从J．D．塞林格的《弗兰妮与卓埃》中的格拉斯家族成员身上及其他一些著作受到了启发），他15岁就进了芝加哥大学，22岁就获得了博士学位，当时在剑桥大学著名的卡文迪许实验室工作。1951年，他刚刚23岁，长着一头乱蓬蓬的头发，在照片上看上去犹如被框外什么强大的磁铁拉拽着似的。
克里克年长12岁，当时还没有获得博士学位。他的头发不那么蓬乱，但要稍稍硬一些。根据沃森的描述，他是一位爱说大话，吵吵闹闹，喜欢争论，急于要求别人赞成一个观点，三天两头被呼来唤去的人。他们两人都没有接受过正规的生物化学方面的训练。