如果你父母雙方沒有在恰當的時間結合——可能要精確到秒，更有可能要精確到毫微秒，你就不會在這裏；而如果你父母的父母沒有在恰當的時間以恰當的方式結合，你也不會在這裏；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，以此類推下去，沒有以同樣的方式結合，顯而易見，你也肯定不會在這裏。
時光越是倒流，你賴以降生的人的數量越是增加。僅僅上溯到8代以前，也就是查爾斯·達爾文和亞伯拉罕·林肯出生的時間，這個數目已經超過250人，他們雙方的結合決定了你的存在。繼續往前推，一直到莎士比亞和“五月花”號清教徒生活的時間，你有不少於16384個祖先，他們彼此的基因交換與組合，最終奇跡般地成就了你。
在20代以前，這個祖先數目已增加到了1048576個。在此基礎上再往前推5代，成就你的祖先數不會少於33554432個。而在30代以前，你的祖先的總數——記住，這些數目不包括堂親、表親以及其他更遠的親戚，而隻是父母一父母的父母一直到你這一線——已超過10億（確切地說是1073741824）。而在64代之前，也就是古羅馬時期，決定你存在的祖先數將增到約10億億，這個數目是曾經在地球上生存過的人的總數的幾千倍。
很明顯，我們的統計出了一些差錯。對於這個問題，正確的解釋是——你也許對此感興趣，你的這一線並不那麼純粹。如果根本沒有一定程度上的親戚的聯姻——這種情況實際上是大量存在的，盡管出於遺傳的原因小心翼翼地隔一代，你就不會在這裏。你這一條線上有幾百萬個祖先經常會出現這樣的情況，你母親這一邊的一個遠親和你父親這一邊的一個遠親結為夫妻。實際上，如果你現在的伴侶是你同一民族、同一國家的人，你們很可能就有著某種血緣關係。如果你在公共汽車上、在公園裏、在咖啡屋中，或者在任何一個擁擠的地方環視四周，你所看到的大多數人很可能是你的親戚。如果有人自吹是莎士比亞或征服者威廉的後代，你可以馬上回答他說：“我也是！”無論從字麵意義還是從本質來講，我們都是一家人。
我們也令人驚訝地相似。把你的基因和別的任何一個人對比，它們平均有大約99.9％是相同的，就是它們使得我們都屬人類。這千分之一的小小基因差異——用英國遺傳學家，最近獲得諾貝爾獎的約翰·薩爾斯頓的話說，“每1000個核苷酸基中的約1個”就是賦予我們個性的基礎。近年來很重視人類基因組結構的研究。其實根本沒有單一的人類基因組這種東西。每一個人的基因組都不相同，否則我們就會完全一樣。正是我們基因組的不斷重組——每個基因組大體上相同，而又不完全相同，使得我們成為現在這個樣，既是許多個體，又是一個物種。
但是究竟什麼是基因組？什麼又是基因？嗯，讓我們再從細胞開始吧。細胞內部是一個細胞核，細胞核內就是染色體——一共有46束複雜的物質，其中23束來自你的母親，23束來自你的父親。你體內的每一個細胞——它們中的99.9999％——攜帶同樣數量的染色體，隻有極少數例外。（這些例外是紅細胞、一些免疫係統細胞、卵子和精子細胞；由於不同的組織係統原因，它們不攜帶完整的基因孢。）染色體包含著一組完整的生成和維持你生命所必需的指令，它們由一長串一長串小而神奇的化學物質——脫氧核糖核酸（俗稱DNA）組成。DNA被稱為“地球上最非同尋常的分子”。
DNA存在的原因隻有一個——生成更多的DNA——你的身體內有很多DNA：將近2米長的DNA擠在差不多每個細胞裏。每單位長度的DNA包括32億個密碼字母，足以產生1033480000000種組合，用克裏斯琴·德迪夫的話說，“無論如何可以確保獨一無二的地位”。這個概率很大——1的後麵加上30多億個零，“光是印刷這些數字，就要用5000本一般大小的書。”德迪夫解釋說。仔細端詳鏡子中的你自己，想一想這樣一個事實，你含有1億億個細胞，幾乎每一個細胞又都包含約2米長的擠成一團的DNA，你就會意識到你身上有多少這種東西。如果將你身上所有的DNA連成一條細線，它的長度不是地球到月球距離的一個或兩個來回，而是好幾個來回。根據一種統計，你身上的DNA總長度達2000萬公裏。
一句話，你的身體喜歡製造DNA，沒有它你就不能生存。然而DNA本身並沒有生命。分子也沒有生命，但DNA可以說是尤其沒有生命。用遺傳學家理查德·萊旺頓的話來說，它是“生命世界中最非電抗性的化學惰性分子”。這就是人們在謀殺案調查中能從幹涸已久的血跡或精液中，以及能從古代尼安德特人骨骼中提取出DNA的原因。這也解釋了為什麼科學家花了如此長的一段時間才破譯出這樣一種看似無關緊要的——一句話，沒有生命的——神秘物質，在生命本身中卻占據十分重要的地位。
作為一種已知的實體，DNA存在的時間之長超乎你的想像。可是，直到1869年，DNA才由一位任職於德國蒂賓根大學的瑞士科學家約翰·弗裏德裏希·米歇爾發現。在通過顯微鏡研究外科手術繃帶的膿液時，米歇爾發現了一種他不認識的物質，他給它取名為核素（因為它寄居在細胞核裏）。當時米歇爾隻注意到它的存在，但核素顯然在他的心中留下了深刻印象。23年後，在給他叔叔的一封信中，米歇爾提出，這種分子可能是隱藏在遺傳背後的原動力。這是一個極具洞察力的觀點，但是這個觀點超出了當時的科學要求，因此根本沒有引起人們的注意。
在以後的半個世紀的大部分時間裏，人們普遍認為，這種物質——現在被稱為脫氧核糖核酸或DNA——在遺傳中所扮演的充其量是一個微不足道的角色。它太簡單了，主要由4個被稱為核苷酸的基本物質組成。這就好比一個隻有4個字母的字母表。你怎麼可能用這區區4個字母編寫生命的故事？（答案在很大程度上類同於你用莫爾斯電碼的點和劃——將它們串連起來——去寫一封內容複雜的電報。）就大家所知，DNA根本不做任何事情，它隻是靜靜地待在細胞核中。它可能以某種方式約束染色體，也可能根據指令增加一點酸度，或者完成一些不得而知的其他微不足道的任務。據認為，複雜的東西非得存在於蛋白質之中。
然而，如果將DNA的作用忽略不計，會引發兩個問題。首先，DNA數量是如此之多，幾乎每個細胞核裏都有將近2米長的DNA，顯然它在細胞中起著某種非同小可的作用。最重要的是，它在實驗中頻頻露麵，猶如一起神秘的凶殺案中的嫌疑人。尤其是在與肺炎球菌和噬菌體（感染性細菌病毒）有關的兩項研究中，DNA所扮演的重要角色說明它的角色遠遠被低估了。實驗表明，DNA在製造蛋白質這樣對生命至關重要的物質方麵起著某種作用，不過人們也很清楚，蛋白質是在細胞核外生成的，與據測對它們聚合施加影響的DNA相距甚遠。
過去，沒有人能夠弄明白DNA是怎樣將信息傳遞給蛋白質的。我們現在知道，是RNA，也就是核糖核酸在這兩者中間起到了一種翻譯作用。DNA和蛋白質操的不是同一種語言，這是生物學裏一件引人注目的奇事。在將近40億年的時間裏，它們在生命世界中扮演了至關重要的雙簧角色，然而它們各自操的是彼此不能相容的密碼，就好比一個說的是西班牙語，另一個說的是印地語。要想相互交流，它們就得有一個中介，而這個中介就是RNA。在一種核糖體的化學物質的幫助下，RNA將細胞裏的DNA信息以蛋白質所能理解的形式翻譯出來並以此作為蛋白質行動的指令。
然而，在20世紀初，我們重新開始我們的故事的時候，我們還要走好長的一段路，才能理解這一點以及與遺傳撲朔迷離的現象相關的幾乎任何事情。
很明顯，有必要進行某種極富靈感的絕妙實驗。幸運的是，這時出現了一位足以承擔此任的勤勉而又才華橫溢的年輕人。他的名字叫托馬斯·亨特·摩爾根。1904年，也就是人們及時重新發現孟德爾的豌豆實驗僅僅4年之後，他開始致力於染色體的研究，而這時距基因這個詞的第一次出現，還要等上近10年的時間。
染色體於1888年被偶然發現，之所以這樣命名，是因為它們很容易被染上顏色，因此在顯微鏡下很容易看到。到了世紀之交的時候，人們明顯感覺到它們在傳遞某些特性中起到了一定作用，但是沒有人知道它們是怎樣起作用的，甚至有人對它們是否真正起作用也表示懷疑。
摩爾根選擇了一種被稱為黑腹果蠅的小昆蟲作為實驗對象。這種昆蟲通常被稱為果蠅（或醋蠅、香蕉蠅、垃圾蠅）。這種果蠅纖弱，無色，在日常生活中很常見，似乎總是頻頻地迫不及待地一頭撞進我們的飲料中。作為實驗樣品，這種果蠅有著某些無可比擬的優點：它們所占的空間極小；幾乎不需要消耗食物；在牛奶瓶中就可以輕而易舉地培育出數百萬隻；從蟲卵到成蟲隻需要10天左右的時間；隻有4對染色體，用它們做實驗非常方便。
在紐約哥倫比亞大學謝摩爾宏樓的一個小實驗室裏（後來勢必得了個“果蠅室”的名字），摩爾根和他的同伴小心翼翼地培育和雜交了數百萬隻果蠅（有一個生物學家說有數十億隻，這也許有點誇張）。它們中的每一個都得用鑷子夾住，然後在珠寶商的放大鏡下觀察它們在遺傳方麵任何微小的變化。為了生成突變體，在長達6年的時間裏，他們想盡了種種辦法：將這些果蠅用x射線輻射，在明亮的光線或黑暗中加以培育，在烤箱裏輕輕烘烤，用離心機猛烈地搖晃——但是所有這些辦法都不奏效。摩爾根幾乎準備放棄他們所有的努力了。突然，一種奇特的變體重複不斷地出現了——有一隻果蠅的眼睛是白色的，而一般情況下果蠅的眼睛是紅色的。有了這一突破，摩爾根和他的助手再接再厲，培育出了有用的突變個體，從而能在其後代中跟蹤一個特性。這樣，他們就研究出了特定的特點和某種特定的染色體之間的相互關係，從而在某種程度上令人滿意地證明了染色體在遺傳過程中的關鍵作用。
不過，在下一個生物學的複雜層麵上，問題依然存在著，這就是有些神秘的基因及構成它們的DNA非常難於分解和研究。直到1933年底，摩爾根獲得諾貝爾獎時，許多研究人員連對基因的存在都依舊表示懷疑。正如摩爾根當時所指出的那樣，“基因是什麼——它們是真實存在還是純屬想像”，人們很難達成一致意見。一種在細胞活動中具有如此至關重要的作用的東因，科學家們對於它的真實性總是遲遲不願意承認，這也許是令人驚訝的。在《生物學：生命科學》（一本可讀性極強的十分珍貴的大學課本）一書中，華萊士、金和桑德指出，對於思考、記憶這樣的精神活動，我們今天大體上處於同樣的情況。毫無疑問，我們知道我們擁有它們，但是我們不知道它們取何種具體的存在形式，如果有的話。在很長時間裏基因也是如此。對於摩爾根同時代的人來說，你可以從你身上取下一個基因拿去作研究，這種想法非常荒謬，如同今天有人認為科學家可獲取一束思想並在顯微鏡下加以檢驗一樣。
當時可以肯定的是，某種與染色體相關的東西支配著細胞的繁殖。1944年，在位於曼哈頓的洛克菲勒研究所裏，一個由才華橫溢而生性羞怯的加拿大科學家奧斯瓦爾德·埃弗雷領導的研究小組經過15年的努力，終於在一次極其棘手的實驗中獲得了成功。他們在實驗中將一株不致病的細菌和不同性質的DNA混合培養，使這株細菌具有了永久性傳染能力，從而成功地證明DNA根本不是一種惰性分子，而幾乎肯定是遺傳過程中極為活躍的信息載體。奧地利出生的生化學家埃爾文·查迦夫後來嚴肅地指出，埃弗雷的發現值得獲兩次諾貝爾獎。
不幸的是，埃弗雷遭到研究所裏的一個同事的反對，這人名叫阿爾弗雷德·米爾斯基，是一個生性頑固、令人討厭的狂熱的蛋白質研究學者，他利用他手中的權力竭盡全力地貶低埃弗雷的工作——據說，他甚至極力勸說斯德哥爾摩的卡羅林斯卡研究所當局不要授予埃弗雷諾貝爾獎。埃弗雷當時已經66歲，身心疲憊的他忍受不了工作的壓力和喋喋不休的爭論，辭去了工作，從此再也沒有進行過研究工作。然而，別的地方的研究完全證明了埃弗雷的結論。沒過多久，展開了一場搞清DNA結構的競賽。