1953年，沃森和克里克提出了DNA双螺旋结构模型，从而解答了DNA分子结构的问题，由此诞生了分子生物学，这也是遗传学发展到分子遗传学的新的里程碑。从这以后，遗传学的研究进入了飞速发展的新阶段。

1958年，克里克在谨慎的实验后大胆地提出了“中心法则”。这是指遗传信息从DNA传递给mRNA，再从mRNA传递给蛋白质，即完成遗传信息的转录和翻译的过程。“中心法则”认为遗传信息也可以从DNA传递给DNA，即完成DNA的复制过程。这是所有有细胞结构的生物所遵循的法则。当然，大自然无奇不有，在某些病毒中，中心法则也会有例外，如在烟草花叶病毒中的RNA自我复制和在某些致癌病毒中能以mRNA为模板逆转录成DNA的过程。简单地说，就是：DNA制造mRNA，mRNA制造蛋白质，蛋白质反过来协助前两项流程，并协助DNA自我复制。

克里克（网络图）

这之中最让科学家们好奇的是，mRNA到底怎么制造蛋白质呢？mRNA是一条由核酸构成的单链，蛋白质是由氨基酸构成的，所以最初科学家猜想，mRNA中的一个碱基决定一种氨基酸。但这样的话，四种碱基就只能决定四种氨基酸，显然不够决定生物体内的二十种氨基酸。如果是二个碱基结合在一起，决定一个氨基酸，那么就可以决定十六种氨基酸，显然还是不够。如果三个碱基组合在一起决定一个氨基酸，则有六十四种组合方式，看来三个碱基的三联体就可以满足二十种氨基酸的表示了，而且还有富余。这就是著名的“三联体密码”猜想，后来在1959年被美国生化学家尼伦伯格(Marshall Warren Nirenberg）等人用“体外无细胞体系”的实验证实。

尼伦伯格（网络图）

尼伦伯格的思路很简单，也很严密。他想，既然核苷酸的排列顺序与氨基酸存在对应关系，那么只要知道mRNA链上碱基序列，然后由这种链去合成蛋白质，不就能知道它们的密码了吗？所以，他尝试着构建仅仅含有单一碱基尿嘧啶（U）的mRNA链，做试管内合成蛋白质的研究。也就是说，在这一条mRNA链里，只有UUU这个单一密码子的存在。把这种mRNA放到和细胞内相似的溶液里，应该得到由单一一种氨基酸组成的蛋白质。这样合成的蛋白质中，只含有苯丙氨酸。于是，人们了解了第一个蛋白质的密码：UUU对应的氨基酸是苯丙氨酸。随后，又有人用U-G-U-G交错排列的mRNA合成了半胱氨酸—缬氨酸—半胱氨酸的蛋白质，这说明UGU为半胱氨酸的密码，而GUG为缬氨酸的密码。通过尼伦伯格的实验，人们不仅证明了遗传密码是由3个碱基排列组成，而且不断地找出了其他氨基酸的编码。

破译64个密码子的工作并不简单，现有有三拨人逐步发展出了四种破译方法，终于才在1965年找出完全密码子和氨基酸的对应表，这三位科学家，包括尼伦伯格和其他两位美国科学家分享了1968年的诺贝尔奖。

64个密码子与氨基酸的对应表（网络图）

遗传密码的破译解决了遗传信息本身的物质基础含义，而中心法则的修正则解决了遗传信息的传递途径和流向问题……加上20世纪60年代初，人们相继发现了限制性内切酶和DNA连接酶等，它们可以帮助实现DNA分子体外的切割和连接。以上研究成果为人类开始“操纵”基因，也即基因工程的问世提供了准备。

野心勃勃的人们很快拿DNA“开刀”了。1972年，人们首次构建了重组的DNA分子，简单地说，就是一个经过剪贴、拼接的DNA分子，并研究出将它植入目标宿主细胞之中的载体技术。也就是说，人类可以将一个想要的DNA移动到动植物体内了。

人类已经可以剪切拼接DNA（网络图）

基因过程的发展非常迅猛。就在短短的二十年里，人类不仅发展了一系列的基因工程操作技术，还构建了多种DNA载体，获得了大量转基因菌株，并于1980年首次培育出了转基因小鼠，随后在1983年又通过农杆菌介导法培育出转基因植物——转基因烟草。这一切成就都是崭新的，夸张点说，这象征着人类彻底朝着造物主的方向直奔而去了！

在基因工程变得较为成熟之后，人们终于把目光投向了自身。医学家们梦想已久的“基因治疗”，似乎变得触手可及起来。要知道，很多疾病的根本原因就是细胞内部的基因突变，针对这样的缺陷基因，我们可以先在体外编码一个正常的基因，然后通过载体植入人体，替换掉那个坏掉的基因，从而纠正因为基因缺陷而导致的疾病。基因导致的疾病可比大家想象的要多，肿瘤、衰老等谜题也隐藏在基因之中。如果人类能够彻底掌握自身的遗传信息，基因治疗就不再是梦想了！

就是这样，1985年，美国科学家率先提出了人类基因组计划(human genome project, HGP)，并于1990年正式启动的。美国、英国、法国、德国、日本和我国科学家共同参与了这一预算达30亿美元的人类基因组计划。中国于1999年9月积极参加到这项研究计划中的，承担其中1%的任务，即人类3号染色体短臂上约3000万个碱基对的测序任务。按照这个计划的设想，在2005年以前，要把人体内约2.5万个基因的密码全部解开，同时绘制出人类基因的图谱。换句话说，就是要揭开组成人体2.5万个基因的30亿个碱基对的秘密。人类基因组计划与曼哈顿原子弹计划和阿波罗计划并称为三大科学计划，被誉为生命科学的“登月计划”。

人类基因组计划（网络图）

非常使人欣喜的是，2000年6月26日，参加人类基因组工程项目的6国科学家共同宣布，人类基因组草图的绘制工作已经完成。最终完成图要求测序所用的克隆能够忠实地代表常染色体的基因组结构，序列错误率低于万分之一。95%常染色质区域被测序，每个Gap小于150kb。完成图于2003年完成，比预计提前2年。

这个计划的成果不仅是一张人类基因组草图，更重要的是，它促进了基因工程技术的发展，六国科学家历经了13年花费了27亿美元才完成的草图，今天只需要一两天，成本不到5000美元。成本的骤降令“个人基因组时代”成为可能。另外，科学家对疾病的基因根源认识也越来越深，所找到的致病突变基因数量迅速增加。据美国国家人类基因组研究所统计，1990年人类基因组计划开始时，人们所知道的缺陷基因有53个，而今天则超过2900个。攻克这些缺陷基因将不再是难事。或许未来，长生不老真的不再是梦。

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