我们居住的地球，有着得天独厚的优越条件。它温度适宜，水分充沛，土壤肥沃，四周还有大气层包围，这些都特别有利于生物的生存和繁衍，因而它可以称得上是生物的乐园。环顾地球，从高山峻岭到江河湖泊，从烈日炎炎的赤道到冰天雪地的极地，从干旱的沙漠到多水的沼泽，从85000米的高空到地下2000米深的地层，几乎到处都有生物的踪影。据初步统计，地球上的生物种类有几百万种之多；可以这样说，正是由于存在着这些种类繁多的生物，才使我们地球显得这样绚丽多彩、生机勃勃。
所有这些生物都有着一个基本生命现象——遗传，也就是种的繁衍。然而生物到底是如何繁衍的，是通过什么物质遗传的呢？经过一代又一代的科学家的探索，发现了名叫基因的遗传因子，然而这种基因的化学组成是什么，它的结构又为何呢？为我们解开这个谜的就是伟大的生物学家——沃森和克里克，他们的发现使当今的生物工程技术成为了可能。
梦幻组合
沃森是一位美国人，当他在芝加哥大学上学时，偶然的一次机会，他看到了著名科学家薛定谔写的《生命是什么》一书，他一下子被书中精辟的论述所吸引，心情相当激动，下定决心要向书中所指引的那样去寻找基因的秘密。于是他进入印地安那大学研究生院继续深造。刚开始他是刚刚获得诺贝尔奖的缪勒教授的学生，缪勒教授是用X射线诱发果蝇突变而进行研究的。
沃森认为缪勒和他的学派对回答薛定谔的挑战没有很大帮助，于是沃森便转到卢里亚教授的门下攻读噬菌体遗传学博士学位。因为当时人们公认德尔布吕克和卢里亚两位教授在促进薛定谔关于生命物质的思想中起着重要的作用，而且这种名叫噬菌体的小小病毒是研究的理想材料之一。
沃森在那里经常受到卢里亚教授、德尔布吕克教授及其朋友的激励和指导，他吸收了一些早期的先进思想，同时，他也没有忽视生物化学。他认为如果人们要知道基因如何行动，必须先了解基因由什么构成的。正因为头脑中有了这些想法，沃森靠着一笔博士后研究员的基金去了欧洲，最后终于在1951年春到了英国剑桥大学的卡文迪许实验室。就是在这里，天赐良缘使他与克里克相遇了，并开始了现代生物学史上最富有成效，最激动人心，也许是梦一般的组合。
克里克是一位英国人，在伦敦大学获得物理学学位以后，他继续留在那里，在安德里德教授的指导下攻读研究生。安德里德教授是一位在物理和化学两方面都颇有造诣的学者。克里克的博士学位论文，最初是研究水在高温下（100℃以上）的粘滞性；但当第二次世界大战爆发后，实验室被关闭了，克里克和许多科学家及学生一道，参加了一个海军部研究实验室。整个战争期间，他与各个研究小组紧密合作，研究用于探测和引爆敌人水雷的电路操作系统，甚至在战争结束以后，他仍留在海军部从事粒子物理和应用于生物学的物理学基础研究。在这期间，薛定谔的《生命是什么》一书对他的研究给予了很大鼓舞，书中给克里克印象最深的不是为探索新的物理学定律的浪漫号召，而是最基本的生物学问题可以用精确的概念，即“用物理学和化学的概念来考虑”这样一个论断。在读了薛定谔的书之后，他写道：“留给我的一个印象就是伟大的事情恰恰就在屋角周围。”在克里克看来，那些“伟大的事情”之一，便是伯尔纳新近对蛋白质和核酸所做的一种叫X射线结晶学研究；为此，他转到了剑桥大学与佩鲁茨一起研究血红蛋白的X射线结晶学。尽管克里克在与佩鲁茨合作之前对X射线结晶学一无所知，但他夜以继日地自修了这门学科的许多内容，并且读遍了许多科学家早期关于血红蛋白和肌红蛋白结构的研究文章。
一年后，克里克在剑桥出席了题为“狂热追求什么”的讨论会。在会上，他对前人在X射线结晶学研究中一直遵循的基本技术和模型提出了疑问。他认为血红蛋白分子比前人一贯所设想出来的帽盒状模型复杂得多。
如同他敢于对已确立的概念提出大胆的、不迷信权威的挑战一样，克里克也具有不断讨论和思考问题的习惯，也许正是因为这些，使他很快就把在1951年刚刚到达剑桥不久的年轻的沃森吸引到他的身边。以博士后研究员的身份在好几个平凡的生化实验室徘徊了两年之后，沃森终于发现了克里克同他一样对基因的分子本质感兴趣。这种智慧上的激励是直接的、有催化性的。
正如沃森给美国的导师的信中所说的：“克里克无疑是我曾与之合作过的人中最生机勃勃的一个，而且极接近我曾见过的鲍林。他从未停止过谈论或思考，而且由于我的许多时间是在他家里度过的（他有一位非常迷人的法国妻子，她很精通烹调），我觉得自己也富有生气了。克里克把大多数有志趣的年轻科学家都吸引到他的周围，因此，在他家的茶会上，我很容易遇到许多剑桥的知名人物。”由于在学术思想上共同受到薛定谔的影响，所以沃森和克里克都用相似的观点来探讨生物学的问题，尽管他们的经历不相同。沃森是一位噬菌体遗传学家，他已经认识到，要想回答基因如何工作的问题，需要一些细胞化学的知识。克里克基本上是一位物理学家，对遗传学的兴趣，使他从事于生物学上重要的大分子的研究，那时，在他看来，遗传的分子主要是核酸。相同的志趣，使他们在相遇后不久，即决定集中力量揭示生物遗传物质的这个谜底，从此探索之舟扬帆起航了。
激烈的竞赛
科学技术的发展，使人们逐步认识到遗传物质可能是一种叫DNA的东西，但只有了解了DNA的结构才能揭开遗传物质之谜。20世纪40年代，关于DNA的结构与功能的研究出现了新的突破。特别是有人于1945年采用了一种叫X射线衍射的技术，测出了DNA中一种叫碱基的物质，它们两者相隔为3.4A°（1A°等于10亿分之一米），并指出碱基与DNA长轴垂直，从而清楚地得出了DNA具有结晶结构的结论。这一成果大大鼓舞了人们揭开DNA结构的热情，为此，除沃森和克里克外，还有两个小组也在马不停蹄地进行这方面的工作，与他们展开了激烈的竞赛。
其中一个小组是由著名的结构化学家鲍林领导的，他们在1951年公布了一种名叫蛋白质的α—螺旋模型后，开始了用分析DNA纤维X射线衍射照片的方法来确定DNA分子的结构。他们已提出了初步的DNA分子模型，但未进行综合分析。
另一个是物理学家威尔金斯领导的研究小组，大约在1950年左右开始了DNA的X衍射线晶相研究。他与他的助手富兰克林女士正处于十分有利的地位，完全可以与沃森及克里克在DNA结构探索中决一雌雄，但是缺少坦率合作和相互协调使他们丧失了机会。富兰克林拍摄了DNA的X射线照片，并对它作出了解释，然而她是个拘谨的实验工作者，不轻易和她的导师交流思想并分享实验结果，最终只走到了成功的大门边就停步了。
沃森和克里克在他们的合作中配合得非常出色，两个人都善于表达自己的思想，并且都赞赏对方，无拘束地提出新的想法，这是一对完美的智力的结合，权衡事实时既严格又敏锐。正是这样，他们在竞赛中走到了前列，并率先到达目的地。
看见了神秘螺旋梯
一旦决定了研究DNA的结构之后，沃森和克里克就试图设计一种分子模型，这种模型不仅要同X射线衍射资料一致，而且能够翻译生物体内两种叫自催化和异催化功能的现象。
1952年春，克里克请年轻的数学家格里菲思为其研究的DNA进行了计算，表明在DNA的四个碱基中，名叫腺嘌呤（A）的物质趋向与名叫胸腺嘧啶（T）的物质连结，而名叫鸟嘌呤（G）的物质要与名叫胞嘧啶（C）的物质连结。就是说，这种专一的配对可能反映了天然的亲和力，就如同是亲兄弟一样。
1952年，奥地利生物化学家查格夫访问了剑桥大学，会见了沃森和克里克，但对他们的工作并未留下深刻的印象。不过，查格夫告诉他们，他对核苷酸的测量表明，腺嘌呤（A）的量总是等于胸腺嘧啶（T），鸟嘌呤（G）的量总是等于胞嘧啶（C）。当时沃森和克里克突然强烈地意识到查格夫的核苷酸1∶1比例的意义，于是他们认真对待了。双环结构的A总是和单环结构的T配对，而无法与G、C配对，同样，双环结构的G总是和单环结构的C配对，而无法与A、T配对。配对就是互补，如果把A比作是双相插头，那么T就是双相插座；如果C是三相插头G就是三相插座，他们之间是A与T配对，C与G相配。这使克里克想到这类配对可能成为分子复制的基础。查格夫的过硬的资料与格里菲思对碱基亲和力的想像是如此吻合，真是太值得庆贺了。
1953年2月，克里克偶尔又看到了富兰克林的一些X射线照片，他立刻意识到这些X射线照片明显意味着DNA是双螺旋的。它的两股链是向相反方向走向的。克里克还认为，假使一条链沿某个方向走向，其配对的另一条链必沿相反方向排列。但是它们中间具体配对的形式是什么呢？1953年2月，沃森的同事多诺告诉他，按照碱基的生物学天然构型，A只和T配对并紧密结合，由一种化学上叫氢键的力量粘连，氢键是一种结合力较弱的键，但在核苷酸的化学基因配对中是非常重要的。当这种氢键的A—T配对和G—C配对重叠在一起时，它们正好占据同等的空间。这时，沃森忽然想到这和查格夫的资料完全吻合：DNA中所有的A和所有的T是等量的。
于是，碱基的形状及其氢键亲和性的理论，DNA的碱基组成的事实都非常协调地统一了起来。
在克里克对X射线照片的解释的基础上，克里克向沃森提出，他打算让碱基朝里，骨架在外。虽然他俩知道碱基是垂直伸出于DNA的糖一磷酸骨架上，但差不多直到最后它们究竟是向里，即朝向螺旋的中心轴，还是朝外突出，还不清楚。他们尝试在其模型中让碱基朝里。
1953年2月28日，沃森按多诺的建议用纸板重新做出四个碱基的模型。
两个互补对重叠得非常出色。当他们将其粘到两股链的每条骨架上构成螺旋并朝向里面时，它们搭配得非常完美。克里克马上看出，只有当两条链的走向相反时，才能这样配对。于是，现在的模型和X射线资料的要求相一致了。1953年3月初，沃森和克里克开始建立最后模型。每块都很容易地接合了起来。他们越来越激动，相信他们已经找到了正确的模型。他们狂热地把模型赶制出来，并邀请他们的同行来欣赏它、评价它。
1953年3月7日，一批从其它实验室和伦敦来的专家访问了卡文迪许实验室。模型的完美和出色使大家承认了模型的建造者是正确的。