现代生物学的到来有一个标志——60年前，两位青年——弗朗西斯·克里克和詹姆斯·沃森发表了著名的DNA双螺旋分子结构,。这个发现改变了人们关于生命的观点。
DNA被确认为遗传物质
说来话长。1868年，德国化学家霍佩·赛勒从细胞核中分离出来核酸。20世纪初，德国科赛尔和他的两个学生琼斯和列文的研究，弄清了核酸的基本化学结构，认为它是由许多核苷酸组成的大分子。核苷酸是由碱基、核糖和磷酸构成的。其中碱基有4种（腺瞟呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶），核糖有两种（核糖、脱氧核糖），因此把核酸分为核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）。
1950年，查伽夫发现DNA中嘌呤类碱基的比例和嘧啶类碱基的比例在不同生物间并没有大的区别，而腺嘧啶的量等于胸腺嘧啶，鸟嘌呤的量总是等于胞嘧啶。1952年，赫尔希和蔡斯通过观察噬菌体（一种微小的病毒）的侵染细菌的过程，确定了DNA就是遗传物质。
晶体学跨界研究DNA
此时，人们从DNA的化学结构式中知道了他是一条长长的链，但还无法知道他们是如何排列的，直到人们使用新的观察方法——X射线衍射法对生物大分子的成功应用。
X射线衍射法是利用X射线在晶体物质中的衍射效应进行物质结构分析的技术。早在1921年，英国晶体学家布拉格父子，就开始了通过X射线投射晶体所产生的衍射图案的分析来确定分子结构的工作。最初是分析像氯化钠那样的简单盐类，以后逐渐发展到比较复杂的有机分子。
到了20世纪50年代初期，有几个小组展开了研究DNA的空间结构的竞赛。
英国物理学家威尔金斯小组取得一项重要的技术上的进展。他们设法制成了高度定向的DNA纤维，从而使拍摄到的X射线衍射照片，轮廓清晰，细致入微，并且从照片上确认DNA纤维的结构是螺旋形的。
特别是女物理化学家富兰克林的加入，使研究小组的实力大大加强。1951年9月，富兰克林得到了相对湿度为90%以上，后来被称作B型DNA的X射线衍射图。这张图上能清晰地看到衍射强度成十字交叉分布。现在已知自然界中的三种DNA型态,由左至右分别是A型、B型与Z型，.其中B型为标准型态。
富兰克林拍摄的DNA晶体的X射线衍射照片
虽无一手材料最终得出结论
另一个小组是克里克和沃森，两位年轻人组成的研究小组。
克里克21岁获得伦敦大学学士学位，随即攻读物理学博士学位，英国海军从事磁性水雷等武器研究8年。在薛定谔的《生命是什么》的影响，克里克对生物学产生了浓厚兴趣，决心探究生命的奥秘。薛定谔提出，要想揭示出生命遗传的本质，必须从生命的结构、信息传递和功能三个方面入手；他认为研究生命现象的分子结构十分重要，因为万物都是由分子、原子、电子组成的，生命现象也不应例外。1948年他进入卡文迪什实验室，1950年成为佩鲁茨的博士研究生，从事血红蛋白X光衍射分析研究。沃森来到卡文迪什后，他们很快成为好朋友。
二人都相信DNA是遗传物质，他们认定解读DNA的三维分子结构是了解生命现象的关键，因此共同决定选择探索DNA分子结构作为研究目标。 沃森和克里克的合作可谓出师不利。他们先提出了一个三链的DNA模型，结果当众出了丑。
沃森和克里克
转机出现在1953年2月14日，讨论中威尔金斯给沃森出示了那张1951年11月所得的完美、清晰的B型DNA晶体衍射照片。在该照片启示下，沃森认识到DNA晶体应是双链螺旋结构。考虑到查尔加夫（Erwin，Chargaff，1905-2002）的DNA化学成分分析得到的结果，DNA中的腺嘌呤（A）与胸腺嘧啶（T）数量几乎完全一样，鸟嘌呤（G）与胞嘧啶（c）的数量也相同，即A=T，G=c。他们共同构建了第二个双链螺旋分子模型，脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧形成螺旋形骨架，碱基成对地排列在内，碱基采用了同配方式，即A与A，c与c，G与G，T与T配对。但由于选错了配对方式，这个模型同样宣告失败。
1953年2月20日，沃森发现由两个氢键连接的腺膘吟—胸腺嘧啶对竟然和由3个氢键连接的鸟嘌吟—胞嘧啶对有着相同的形状，嘌吟的数目为什么和嘧啶数目完全相同这个谜就要被解开了。二人立即行动，采用碱基互补配的方案即A与c，G与T配对，在实验室搭建起新的DNA双螺旋分子模型，模型结构与DNA晶体X光衍射影像一致，也完全符合查尔加夫法则。他们又经过三周的反复核对和完善，3月18日终于成功地建立了DNA分子双螺旋结构模型。这个模型完全符合DNA当时已知的物理和化学性状，完美解释了DNA为什么是遗传信息的载体，可以合理说明基因的复制和突变机制等等。
虽然他们从富兰克林那儿获得了完美的DNA晶体学数据至今日仍引发着争议，但是他们将这些收集到的化学及晶体学零散信息进行组合，最终完成这副伟大的拼图。
弗兰克林因为长期接触X射线，患癌症过早地逝世
后来，沃森在TED演讲中将他们的成功归功于建模：富兰克林与威尔金斯都是非常有名的晶体学家，但他们却都迟迟不愿利用那些不完整的数据来建模。尤其是富兰克林，她曾离破解DNA结构仅一步之遥。而埃尔文·査加夫以及杰里·多纳休都是杰出的化学家，但他们更没有给晶体学足够的重视，并且他们也不愿意建模。而沃森和克里克则为了成功什么都愿意尝试。
