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熵增定律如何系统说明生物学上的永生无法实现？
用物理学上的热二定律解释生物的死亡和衰老是不适用的，熵增只在孤立体系的条件下成立，而生物体无疑是一个开放的系统，无时无刻不在和外界环境进行物质和能量的交换，完全可以借此保持自身的有序度。所以衰老死亡，即所谓的无序度增加其实是生物个体自己的选择，为了有利于群体的生存。灯塔水母可以很好说明这个问题，它以著名的返老还童现象而为人所知，即灯塔水母在性成熟后可以重新回到水螅型状态，并且能够无限重复这一过程，因此只要水母不被吃掉就能够实现生物学上的永生。但这个逆转的过程也只在某些特定环境下进行。通常情况下，它们也会按照传统的方式生老病死，然而在某些特殊情况下（如饥饿、物理损伤、水温变化等突发危机）水母自身会进行无性繁殖（即自我复制，如同黑客帝国里的史密斯一样），转化为一个水螅群，而这一个水螅群最终将再次变成几百个和以前的成年灯塔水母DNA一样的水母。灯塔水母的这种行为如此看来也只是为了在不同情况下采取相适应的繁殖方式，从而维护种群数量和繁衍而采取的一个措施罢了。所以热二定律并不能限制生物实现理论上的永生。生物体无论是小到细胞还是大到个体都必须时时刻刻与外界进行物质能量的交换，根本谈不上熵增原理。不如问问搞生物和医学的，端粒怎么延长；如何保证抑癌基因无限转录的稳定性？
未来人类是否能够实现永生的可能？
人类会永生吗？
随着科学的进步，人均寿命变得越来越长，那么会不会随着科学的进步，人类能突破生物极限，实现长生呢？
其实，这个问题科学家们虽然没有人研究国，但很多科学家在研究衰老与死亡，具体而言就是：是什么影响着我们的寿命？企图通过解决衰老来实现长生。
1990年，科学家凯文.哈里发现端粒和人体衰老有关。这里多说一句，端粒是染色体两端的物质，它和基因一样都是由碱基对组成，但是它并没有实际作用，只是像两个“帽子”一样保护者染色体的稳定。
我们知道，别的基因在分裂时，会先将自己自我复制一份，但是端粒不会，所以端粒每复制一次，会丢失一些碱基对，也就是说细胞在进行分裂时，分裂的次数越多，端粒长度就越短。当端粒缩小到一定长度时，该细胞就会启动凋零机制。
因此，人体越年轻，端粒的长度越长；年纪越老，端粒长度越短。
当端粒长度较短时，会引发DNA在自我复制时非常容易出现错误，此时就会形成癌细胞。其实正常人每天也会产生大量癌细胞，但都被自身免疫系统消灭了；而年纪较大的人由于端粒较短，更容易出现癌细胞，因此更容易患有癌症。
科学家计算了端粒能够自我复制的最大次数，以及细胞的分裂周期，最终得出人类的寿命理论上限是120岁。
而这仅仅是理论上，实际上大多数人还没有活到理论年龄，就因各种情况去世了。
也就是说，人类的肉体有使用期限，凭借现在的科技水平很难延长人体的使用期限，而且即使延长了，人体的使用功能也会下降，比如：视力下降、听力下降等，这显然不是我们所要追求的。
既然如此，我们何不抛弃肉体，转向灵魂永生呢？
灵魂永生？
请你想象一下画面，如果你此时能感觉到自己喝着一瓶可乐，吃着薯片，甚至能听到自己吃薯片时咔嚓咔嚓的声音，但实际上的你，只是泡在培养液中的大脑，大脑连接着电脑，你刚刚所看到、听到的只是电脑传输给你的数据，那么你会意识到吗？这就是著名的思想实验：缸中之脑。
如果，我们把缸中之脑换成像钢铁侠一样的装置呢，让大脑可以随时随地操控身体，只不过这个身体是由机器组装的，这就是人机互联。
但是，这种方式也无法实现永生，因为大脑毕竟是肉体，也有使用期限。假如我们可以把大脑中的记忆提取出来，放在由机器组装的身体里，通过计算机来支配人类的情感、感觉、记忆，就像《黑客帝国》描写的那样，人类就是一串串代码组成的数据，区别是你仍然可以控制自己。到那时，人类或许就会实现永生，不再受身体的拖累。
虽然该技术理论上可以实现长生，但实际上困难重重，而且一旦实现，必将引发人类道德、情感、伦理等变革。
为什么自然界不会进化出永生
虽然人类一直追求永生，但是永生对于生物，尤其是人类而言没有太大的好处，反而可能会让人类灭绝。
我们知道，地球上的资源是有限的，能够养活的人也是有限的，如果某一个地区超过了自身能够承载的量，那么该地的生物就会因饥饿而大量死亡。
如果人类在演化中实现了长生，这意味着人口会越来越多，甚至超过土地的承载量。而且，长生并不意味着不会死亡，因为自然灾害或者战争人类也会死亡。所以当严寒或者自然灾害发生时，人类将会大面积死亡；再者各地矛盾爆发时，也会因战争而死亡。所以如果实现了长生，那么人类之间因为抢夺资源、能源而发生摩擦次数会越来越多，人口会和今天一样保持在一定规模。
既然如此，倒不如人类没有实现长生，而是像今天一样，用年老个体的死亡为年轻人腾出能量，这样人类在生存过程中不必应对过于繁多的战争，可以潜下心研究能够提升人类生存质量的东西。
如果人类在演化中实现了长生，并且不再生育，虽然人类解决了能量短缺的问题，但是人类会更容易灭绝。
这是因为人体能够承受的环境在一定条件下，比如：氧气含量。一旦空气中氧气含量超过人体能承受的区间，人类将会因氧中毒而死亡。除了氧气含量之外，温度、土壤成分、二氧化碳量等都会影响人类的生存。由于人体基因不再发生变化，所以人类无法依靠改变基因来应对突变的环境，届时人类就会灭绝。
其实，地球生命之所以能从40亿年一直持续到今天，依赖的并不是个体的永生，而是繁衍。这也是为什么依靠进化，人类不会进化出永生的原因。
人类为什么无法拥有无限寿命呢？
如果要问宇宙大爆炸以来，诞生的最神奇事物是什么？相信很多朋友都会说是生命。没错，生命是宇宙诞生以来形成的最神奇事物。而地球就是一颗生命星球，大约38亿年前诞生了生命，经过五次生物大灭绝的进化和演化，在数百万年前诞生了人类，5000多年前形成了文明。
虽然宇宙让生命这种神奇的事物诞生了，但是同时也给生命加了一道枷锁，那就是寿命。不管是简单的生命还是像人类一样的智慧生命，都无法逃脱死亡的命运。人类从诞生的那一天起，生命就在不断消耗，最终会走向死亡，这是宇宙加在生命上的一道法则。
如果是没有智慧的生命，它们自然不会去考虑生死，寿命到了离开就可以了。可是人类是智慧生命，自然不可能不去想一件事：人类为什么无法拥有无限寿命？无法实现长生不老呢？古时候有些帝王不信命运的枷锁，开始挑战生命的法则。比如秦始皇便是典型的不信邪的皇帝。为了实现长生不老的愿望，他曾派人前往蓬莱、东海等地寻找长寿仙丹，但直到生命最后一刻，秦始皇也没有等来他想要的仙丹。唐太宗李世民晚年的时候，也招来道士给他炼长生不老丹。
虽然古时候的一些人们试图挑战生命的法则，实现长生不老，可是最终他们都失败了。随着人类工业革命的开始，终于走进了科技发展的道路，如今我们经过三次工业革命的洗礼，已经能够走出地球探索宇宙。
对于科学家来说，科技可以揭开这个世界任何事物的奥秘，那么生命的生死奥秘自然也是有可能通过科技来获得答案。那么在科学家的眼里，人类为什么会死亡，为什么无法拥有无限寿命呢？生物学家认为，个体所表现出的特征是基因和环境共同作用的结果，要了解人类无法实现长生不老的本质原因，应从人体内部的微观结构着手。
经过一段时间的研究，研究人员发现，染色体末端藏着一个控制人体寿命的按钮，它的名字叫“端粒”。一般来说，细胞每发生一次分裂，细胞内染色体末端的端粒便会变短一截，由此会导致染色体不稳定性增强，细胞综合性能减弱。因此，人类会慢慢衰老，逐渐走向死亡。
科学家找到了导致人类无法拥有无限寿命的内在原因是这个端粒在不断变短，那么是否有办法让这个端粒不变短，让它一直保持原来的长短？如果我们做到了，是不是意味着人类就摆脱了生死的法则，可以拥有无限的寿命？
人体正常细胞末端端粒的变短让科学家想到了人类最害怕的癌细胞，癌细胞是一种很特殊的细胞，在不受外部因素影响的情况下，它能无限增殖且永不会凋亡。为什么癌细胞能够长生不老呢？科学家研究发现，癌细胞内普遍存在端粒酶，在它的保护下，即便细胞发生分裂，染色体末端的端粒的长度也不会发生改变，由此便使细胞获得了不老特性。
科学家表示，端粒酶是一种特殊的化学物质，目前只发现它出现在人体造血干细胞和生殖细胞中，暂未在体细胞内发现它的踪影。未来，若能研究出一种能在体细胞内生存且能高效发挥作用的类端粒酶物质，或能帮助人们延长寿命。
为什么科学家不说解决了端粒变短的问题之后就可以实现长生不老呢？事实上，科学家并不认为影响人类寿命的原因只有端粒变短这一个问题，要知道生死有可能是宇宙最高法则之一，如果让人类如此简单的解决了端粒变短的问题就能实现长生不老，那也太儿戏了吧。
因此，科学家认为，影响人类寿命的影响可能有很多，端粒变短只是其中一个问题，解决了它可以让人类的寿命大幅增加，可是想实现长生恐怕是不大可能的。有可能人类永远也无法通过基因的层面来真正实现长生不老，最多也就是让人类的寿命不断增加。
科学家认为通过基因层面可能很难解决人类永生的问题，于是又提出了另外一种可能实现长生的方法，那就是意识转移储存。相信很多人都知道，人类之所以是智慧生命，核心因素就是人类有独特的意识，而身体只不过是意识的载体，大脑是意识的储存地。
如果我们能够将大脑的意识上传到计算机中，然后储存起来，那么只要这个储存设备不被破坏，人类也就变相地实现了永生。目前有一些科学家已经开始进行这方面的研究和探索。从理论上来说，大脑就相当于一台复杂无比的计算机，而意识就是其中的复杂程序。
不过，想要让人类的意识能够上传到计算机储存起来，那首先要解决计算机的问题，要知道人类的意识可不是普通的那些计算机程序，对计算机的要求自然也是极其高的，有可能需要像虚拟世界那样的储存技术才行。相信很多朋友都看过黑客帝国，那就是一个虚拟的世界。而人类的意识储存设备也可能需要这样的虚拟世界。
人类现在的计算机技术自然是无法做到的，有可能需要人工智能发展到高级阶段，真正掌握了虚拟世界的构造技术才能满足要求，那个时候或许人类意识的上传就有可能实现。这种另类实现永生的方法对于人类文明的意义是非凡的。
可能对于我们普通人来说没什么，但是对于那些杰出的科学家来说将有着重要的意义。人类的科技能够快速发展，离不开一些伟大科学家的研究付出，可是人类寿命是有限的，等到科学家有能力做出巨大贡献的时候，他们的生命已经走到了尽头。
如果人类掌握了意识上传永生的技术，那么即使科学家的身体死亡了，但是他们的意识却可以用另一种方法生存，类似于数字生命，那个时候科学家依然可以继续进行科学研究。如果爱因斯坦这样伟大的科学家能够意识长存，那人类现的科学技术有可能比现在还要发达100年，由此可见，一个伟大科学家对人类有多么重要了。
靠科学可以长生不老吗？
可以达到所谓得长生不老
据我理解至少要有三种科学达到很高得高度:
1 科隆
2 电子技术
3 生物医学电子科学
具体方式以本体细胞科隆与之相同得新载体，即我们所说得主体
然后以生物电子备份其记忆以及各种爱好情趣基因显现得本体特征
最后拷贝入新的载体即科隆体，然后对原有老化载体给予记忆删除
其实就像睡觉起来获得新生一样，理论上应该是完全可以达到得
实际上，还得过几千年吧，虽然社会发展很快，但还远着呢，反正我是不指望看到了。而且一旦真达到了那个境界，我考虑人是否还真的需要身体这种载体呢？ 会不会想黑客帝国一样生活在电子虚拟世界里，那样想有什么，想怎么过瘾都可以，岂不是更好麽？
可谁又能保证我们现在不是活在上帝得玩笑里呢 ？
无机物进化到微生物
无机物——————有机小分子物质（氨基酸）————————有机大分子物质（蛋白质）——————生命（拥有基本代谢功能和繁殖功能）
英国科学家米勒作了一个实验，它将氨气，氢气，水蒸气等混合气体加热，然后通过电火花的洗礼，再接着冷却，最后在所得液体中发现了最简单的如氨基酸类的有机物。这就是生物进化的第一阶段。
原始地球中，大气中充满了氨气，氢气，co2，等等无机物质（大多数从地
球表层火山喷出来的），当时乌烟瘴气的大气层中，闪电密布，大概过了多少亿年，积累了许久的量变在一次巨大的闪电袭击下突然间质变，成为了一个有机物。然后，越来越多的有机物落到了原始海洋中（还是喷出来的……），慢慢的，他们聚集到一起，在强烈的紫外线和闪电攻击下，成为了基本的大分子有机物。后来，有很多物质不停的变化，成为了一个细胞中的各种物质，比如线粒体等等。后来，他们聚集在一起，生成了隔离水和细胞液的细胞膜，就此，第一个“生命”诞生了，虽然他只能有基本的新陈代谢和繁殖能力，但他是个定义上的生命。之后那就是越来越多的细胞聚集在一起，成为了多细胞生物。
DNA，原名脱氧核糖核酸，他就是一种大分子有机物，生物的遗传物质分RNA，DNA，有的蛋白质也有遗传功能。是DNA指导氨基酸合成和本体一样的蛋白质，并且组成到一起。
生命的组合完全是意外的，就像我刚才跟你陈述的过程，只有非常小的几率，他们合成了，并且，如果第一个生命不幸夭折了，那就还要等很久很久。
（原创）
DNADNA（为英文Deoxyribonucleic acid的缩写）,又称脱氧核糖核酸，是染色体的主要化学成分，同时也是组成基因的材料，有时被称为“遗传微粒”。DNA是一种分子，可组成遗传指令，以引导生物发育与生命机能运作。主要功能是长期性的资讯储存，可比喻为“蓝图”或“食谱”。其中包含的指令，是建构细胞内其他的化合物，如蛋白质与RNA所需。带有遗传讯息的DNA片段称为基因，其他的DNA序列，有些直接以自身构造发挥作用，有些则参与调控遗传讯息的表现。
单体脱氧核糖核酸聚合而成的聚合体——脱氧核糖核酸链，也被称为DNA。在繁殖过程中，父代把它们自己DNA的一部分（通常一半，即DNA双链中的一条）复制传递到子代中，从而完成性状的传播。因此，化学物质DNA会被称为“遗传微粒”。原核细胞的拟核是一个长DNA分子。真核细胞核中有不止一个染色体，每条染色体上含有一个或两个DNA。不过它们一般都比原核细胞中的DNA分子大而且和蛋白质结合在一起。DNA分子的功能是贮存决定物种性状的几乎所有蛋白质和RNA分子的全部遗传信息;编码和设计生物有机体在一定的时空中有序地转录基因和表达蛋白完成定向发育的所有程序;初步确定了生物独有的性状和个性以及和环境相互作用时所有的应激反应.除染色体DNA外，有极少量结构不同的DNA存在于真核细胞的线粒体和叶绿体中。DNA病毒的遗传物质也是DNA,极少数为RNA.
DNA是一种长链聚合物，组成单位称为核苷酸，而糖类与磷酸分子借由酯键相连，组成其长链骨架。每个糖分子都与四种碱基里的其中一种相接，这些碱基沿着DNA长链所排列而成的序列，可组成遗传密码，是蛋白质氨基酸序列合成的依据。读取密码的过程称为转录，是根据DNA序列复制出一段称为RNA的核酸分子。多数RNA带有合成蛋白质的讯息，另有一些本身就拥有特殊功能，例如rRNA、snRNA与siRNA。
DNA是遗传信息的载体，故亲代DNA必须以自身分子为模板准确的复制成两个拷贝，并分配到两个子细胞中去，完成其遗传信息载体的使命。而DNA的双链结构对于维持这类遗传物质的稳定性和复制的准确性都是极为重要的。
（一）DNA的半保留复制
Waston和Click在提出DNA双螺旋结构模型时曾就DNA复制过程进行过研究，发现DNA在复制过程中碱基间的氢键首先断裂（通过解旋酶），双螺旋结构解旋分开，每条链分别作模板合成新链。由于每个子代DNA的一条链来自亲代，另一条则是新合成的，故称之为半保留式复制(semiconservative replication)。
（二）DNA复制过程
1．DNA双螺旋的解旋
（1）单链DNA结合蛋白（single—stranded DNA binding protein, ssbDNA蛋白）
（2）DNA解链酶（DNA helicase）
（3）DNA解链
2．冈崎片段与半不连续复制
3．复制的引发和终止
（三）端粒和端粒酶
1941年美籍印度人麦克林托克（Mc Clintock）就提出了端粒(telomere)的假说，认为染色体末端必然存在一种特殊结构——端粒。现在已知染色体端粒的作用至少有二：① 保护染色体末端免受损伤，使染色体保持稳定；② 与核纤层相连，使染色体得以定位。
[编辑本段]【DNA的理化性质】
DNA是大分子高分子聚合物，DNA溶液为高分子溶液，具有很高的粘度。DNA对紫外线有吸收作用，当核酸变性时，吸光值升高；当变性核酸可复性时，吸光值又会恢复到原来水平。温度、有机溶剂、酸碱度、尿素、酰胺等试剂都可以引起DNA分子变性，即使得DNA双键间的氢键断裂，双螺旋结构解开。
DNA(deoxyribonucleic acid)指脱氧核糖核酸(染色体和基因的组成部分) 脱氧核苷酸的高聚物，是染色体的主要成分。遗传信息的绝大部分贮存在DNA分子中。
[编辑本段]【分布和功能】
原核细胞的染色体是一个长DNA分子。真核细胞核中有不止一个染色体，每个染色体也只含一个DNA分子。不过它们一般都比原核细胞中的DNA分子大而且和蛋白质结合在一起。DNA分子的功能是贮存决定物种的所有蛋白质和RNA结构的全部遗传信息；策划生物有次序地合成细胞和组织组分的时间和空间；确定生物生命周期自始至终的活性和确定生物的个性。除染色体DNA外，有极少量结构不同的DNA存在于真核细胞的线粒体和叶绿体中。DNA病毒的遗传物质也是DNA。
[编辑本段]【DNA的发现】
自从孟德尔的遗传定律被重新发现以后，人们又提出了一个问题：遗传因子是不是一种物质实体？为了解决基因是什么的问题，人们开始了对核酸和蛋白质的研究。
早在1868年，人们就已经发现了核酸。在德国化学家霍佩·赛勒的实验室里，有一个瑞士籍的研究生名叫米歇尔（1844--1895），他对实验室附近的一家医院扔出的带脓血的绷带很感兴趣，因为他知道脓血是那些为了保卫人体健康，与病菌“作战”而战死的白细胞和被杀死的人体细胞的“遗体”。于是他细心地把绷带上的脓血收集起来，并用胃蛋白酶进行分解，结果发现细胞遗体的大部分被分解了，但对细胞核不起作用。他进一步对细胞核内物质进行分析，发现细胞核中含有一种富含磷和氮的物质。霍佩·赛勒用酵母做实验，证明米歇尔对细胞核内物质的发现是正确的。于是他便给这种从细胞核中分离出来的物质取名为 “核素”，后来人们发现它呈酸性，因此改叫“核酸”。从此人们对核酸进行了一系列卓有成效的研究。
20世纪初，德国科赛尔（1853--1927）和他的两个学生琼斯（1865--1935）和列文（1869－－1940）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（腺瞟吟、鸟嘌吟、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）。
列文急于发表他的研究成果，错误地认为4种碱基在核酸中的量是相等的，从而推导出核酸的基本结构是由4个含不同碱基的核苷酸连接成的四核苷酸，以此为基础聚合成核酸，提出了"四核苷酸假说"。这个错误的假说，对认识复杂的核酸结构起了相当大的阻碍作用，也在一定程度上影响了人们对核酸功能的认识。人们认为，虽然核酸存在于重要的结构--细胞核中，但它的结构太简单，很难设想它能在遗传过程中起什么作用。
蛋白质的发现比核酸早30年，发展迅速。进入20世纪时，组成蛋白质的20种氨基酸中已有12种被发现，到1940年则全部被发现。
1902年，德国化学家费歇尔提出氨基酸之间以肽链相连接而形成蛋白质的理论，1917年他合成了由15个甘氨酸和3个亮氨酸组成的18个肽的长链。于是，有的科学家设想，很可能是蛋白质在遗传中起主要作用。如果核酸参与遗传作用，也必然是与蛋白质连在一起的核蛋白在起作用。因此，那时生物界普遍倾向于认为蛋白质是遗传信息的载体。
1928年，美国科学家格里菲斯（1877--1941）用一种有荚膜、毒性强的和一种无荚膜、毒性弱的肺炎双球菌对老鼠做实验。他把有荚病菌用高温杀死后与无荚的活病菌一起注人老鼠体内，结果他发现老鼠很快发病死亡，同时他从老鼠的血液中分离出了活的有荚病菌。这说明无荚菌竟从死的有荚菌中获得了什么物质，使无荚菌转化为有荚菌。这种假设是否正确呢？格里菲斯又在试管中做实验，发现把死了的有美菌与活的无荚菌同时放在试管中培养，无荚菌全部变成了有荚菌，并发现使无荚菌长出蛋白质荚的就是已死的有荚菌壳中遗留的核酸（因为在加热中，荚中的核酸并没有被破坏）。格里菲斯称该核酸为"转化因子"。
1944年，美国细菌学家艾弗里（1877--1955）从有美菌中分离得到活性的“转化因子”，并对这种物质做了检验蛋白质是否存在的试验，结果为阴性，并证明“转化因子”是DNA。但这个发现没有得到广泛的承认，人们怀疑当时的技术不能除净蛋白质，残留的蛋白质起到转化的作用。
美籍德国科学家德尔布吕克（1906--1981）的噬菌体小组对艾弗里的发现坚信不移。因为他们在电子显微镜下观察到了噬菌体的形态和进入大肠杆菌的生长过程。噬菌体是以细菌细胞为寄主的一种病毒，个体微小，只有用电子显微镜才能看到它。它像一个小蝌蚪，外部是由蛋白质组成的头膜和尾鞘，头的内部含有DNA，尾鞘上有尾丝、基片和小钩。当噬菌体侵染大肠杆菌时，先把尾部末端扎在细菌的细胞膜上，然后将它体内的DNA全部注人到细菌细胞中去，蛋白质空壳仍留在细菌细胞外面，再没有起什么作用了。进入细菌细胞后的噬菌体DNA，就利用细菌内的物质迅速合成噬菌体的DNA和蛋白质，从而复制出许多与原噬菌体大小形状一模一样的新噬菌体，直到细菌被彻底解体，这些噬菌体才离开死了的细菌，再去侵染其他的细菌。
1952年，噬菌体小组主要成员赫尔希（1908一）和他的学生蔡斯用先进的同位素标记技术，做噬菌体侵染大肠杆菌的实验。他把大肠杆菌T2噬菌体的核酸标记上32P，蛋白质外壳标记上35S。先用标记了的T2噬菌体感染大肠杆菌，然后加以分离，结果噬菌体将带35S标记的空壳留在大肠杆菌外面，只有噬菌体内部带有32P标记的核酸全部注人大肠杆菌，并在大肠杆菌内成功地进行噬菌体的繁殖。这个实验证明DNA有传递遗传信息的功能，而蛋白质则是由 DNA的指令合成的。这一结果立即为学术界所接受。
几乎与此同时，奥地利生物化学家查加夫（1905--）对核酸中的4种碱基的含量的重新测定取得了成果。在艾弗里工作的影响下，他认为如果不同的生物种是由于DNA的不同，则DNA的结构必定十分复杂，否则难以适应生物界的多样性。因此，他对列文的"四核苷酸假说"产生了怀疑。在1948－ 1952年4年时间内，他利用了比列文时代更精确的纸层析法分离4种碱基，用紫外线吸收光谱做定量分析，经过多次反复实验，终于得出了不同于列文的结果。实验结果表明，在DNA大分子中嘌吟和嘧啶的总分子数量相等，其中腺嘌吟A与胸腺嘧啶T数量相等，鸟嘌吟G与胞嘧啶C数量相等。说明DNA分子中的碱基A 与T、G与C是配对存在的，从而否定了"四核苷酸假说"，并为探索DNA分子结构提供了重要的线索和依据。
1953年4月25日，英国的《自然》杂志刊登了美国的沃森和英国的克里克在英国剑桥大学合作的研究成果：DNA双螺旋结构的分子模型，这一成果后来被誉为20世纪以来生物学方面最伟大的发现，标志着分子生物学的诞生。
沃森（1928一）在中学时代是一个极其聪明的孩子，15岁时便进入芝加哥大学学习。当时，由于一个允许较早人学的实验性教育计划，使沃森有机会从各个方面完整地攻读生物科学课程。在大学期间，沃森在遗传学方面虽然很少有正规的训练，但自从阅读了薛定愕的《生命是什么？--活细胞的物理面貌》一书，促使他去"发现基因的秘密"。他善于集思广益，博取众长，善于用他人的思想来充实自己。只要有便利的条件，不必强迫自己学习整个新领域，也能得到所需要的知识。沃森22岁取得博士学位，然后被送往欧洲攻读博士后研究员。为了完全搞清楚一个病毒基因的化学结构，他到丹麦哥本哈根实验室学习化学。有一次他与导师一起到意大利那不勒斯参加一次生物大分子会议，有机会听英国物理生物学家威尔金斯（1916--）的演讲，看到了威尔金斯的DNAX射线衍射照片。从此，寻找解开DNA结构的钥匙的念头在沃森的头脑中索回。什么地方可以学习分析X射线衍射图呢？于是他又到英国剑桥大学卡文迪什实验室学习，在此期间沃森认识了克里克。
克里克（1916一2004）上中学时对科学充满热情，1937年毕业于伦敦大学。1946年，他阅读了《生命是什么？－活细胞的物理面貌》一书，决心把物理学知识用于生物学的研究，从此对生物学产生了兴趣。1947年他重新开始了研究生的学习，1949年他同佩鲁兹一起使用X射线技术研究蛋白质分子结构，于是在此与沃森相遇了。当时克里克比沃森大12岁，还没有取得博士学位。但他们谈得很投机，沃森感到在这里居然能找到一位懂得DNA比蛋白质更重要的人，真是三生有幸。同时沃森感到在他所接触的人当中，克里克是最聪明的一个。他们每天交谈至少几个小时，讨论学术问题。两个人互相补充，互相批评以及相互激发出对方的灵感。他们认为解决DNA分子结构是打开遗传之谜的关键。只有借助于精确的X射线衍射资料，才能更快地弄清DNA的结构。为了搞到DNAX射线衍射资料，克里克请威尔金斯到剑桥来度周末。在交谈中威尔金斯接受了DNA结构是螺旋型的观点，还谈到他的合作者富兰克林（1920一1958，女）以及实验室的科学家们，也在苦苦思索着DNA结构模型的问题。从1951年11月至1953年4月的18个月中，沃森、克里克同威尔金斯、富兰克林之间有过几次重要的学术交往。
1951年11月，沃森听了富兰克林关于DNA结构的较详细的报告后，深受启发，具有一定晶体结构分析知识的沃森和克里克认识到，要想很快建立 DNA结构模型，只能利用别人的分析数据。他们很快就提出了一个三股螺旋的DNA结构的设想。1951年底，他们请威尔金斯和富兰克林来讨论这个模型时，富兰克林指出他们把DNA的含水量少算了一半，于是第一次设立的模型宣告失败。
有一天，沃森又到国王学院威尔金斯实验室，威尔金斯拿出一张富兰克林最近拍制的“B型”DNA的X射线衍射的照片。沃森一看照片，立刻兴奋起来、心跳也加快了，因为这种图像比以前得到的“A型”简单得多，只要稍稍看一下“B型”的X射线衍射照片，再经简单计算，就能确定DNA分子内多核苷酸链的数目了。
克里克请数学家帮助计算，结果表明源吟有吸引嘧啶的趋势。他们根据这一结果和从查加夫处得到的核酸的两个嘌吟和两个嘧啶两两相等的结果，形成了碱基配对的概念。
他们苦苦地思索4种碱基的排列顺序，一次又一次地在纸上画碱基结构式，摆弄模型，一次次地提出假设，又一次次地推翻自己的假设。
沃森(左)和克里克有一次，沃森又在按着自己的设想摆弄模型，他把碱基移来移去寻找各种配对的可能性。突然，他发现由两个氢键连接的腺膘吟一胸腺嘧啶对竟然和由3个氢键连接的鸟嘌吟一胞嘧啶对有着相同的形状，于是精神为之大振。因为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。查加夫规律也就一下子成了 DNA双螺旋结构的必然结果。因此，一条链如何作为模板合成另一条互补碱基顺序的链也就不难想象了。那么，两条链的骨架一定是方向相反的。
经过沃森和克里克紧张连续的工作，很快就完成了DNA金属模型的组装。从这模型中看到，DNA由两条核苷酸链组成，它们沿着中心轴以相反方向相互缠绕在一起，很像一座螺旋形的楼梯，两侧扶手是两条多核苷酸链的糖一磷基因交替结合的骨架，而踏板就是碱基对。由于缺乏准确的X射线资料，他们还不敢断定模型是完全正确的。
威尔金斯富兰克林下一步的科学方法就是把根据这个模型预测出的衍射图与X射线的实验数据作一番认真的比较。他们又一次打电话请来了威尔金斯。不到两天工夫，威尔金斯和富兰克林就用X射线数据分析证实了双螺旋结构模型是正确的，并写了两篇实验报告同时发表在英国《自然》杂志上。1962年，沃森、克里克和威尔金斯获得了诺贝尔医学和生理学奖，而富兰克林因患癌症于1958年病逝而未被授予该奖。
20世纪30年代后期，瑞典的科学家们就证明DNA是不对称的。第二次世界大战后，用电子显微镜测定出DNA分子的直径约为2nm。
DNA双螺旋结构被发现后，极大地震动了学术界，启发了人们的思想。从此，人们立即以遗传学为中心开展了大量的分子生物学的研究。首先是围绕着4 种碱基怎样排列组合进行编码才能表达出20种氨基酸为中心开展实验研究。1967年，遗传密码全部被破解，基因从而在DNA分子水平上得到新的概念。它表明：基因实际上就是DNA大分子中的一个片段，是控制生物性状的遗传物质的功能单位和结构单位。在这个单位片段上的许多核苷酸不是任意排列的，而是以有含意的密码顺序排列的。一定结构的DNA，可以控制合成相应结构的蛋白质。蛋白质是组成生物体的重要成分，生物体的性状主要是通过蛋白质来体现的。因此，基因对性状的控制是通过DNA控制蛋白质的合成来实现的。在此基础上相继产生了基因工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程等，这些生物技术的发展必将使人们利用生物规律造福于人类。现代生物学的发展，愈来愈显示出它将要上升为带头学科的趋势。
[编辑本段]【DNA重组技术的发展】
20世纪50年代，DNA双螺旋结构被阐明，揭开了生命科学的新篇章，开创了科学技术的新时代。随后，遗传的分子机理――DNA复制、遗传密码、遗传信息传递的中心法则、作为遗传的基本单位和细胞工程蓝图的基因以及基因表达的调控相继被认识。至此，人们已完全认识到掌握所有生物命运的东西就是DNA和它所包含的基因，生物的进化过程和生命过程的不同，就是因为DNA和基因运作轨迹不同所致。
知道DNA的重大作用和价值后，生命科学家首先想到能否在某些与人类利益密切相关的方面打破自然遗传的铁律，让患病者的基因改邪归正以达治病目的，把不同来源的基因片段进行“嫁接”以产生新品种和新品质……于是，一个充满了诱惑力的科学幻想奇迹般地成为现实。这是发生在20世纪70年代初的事情。
实现这一科学奇迹的科技手段就是DNA重组技术。1972年，美国科学家保罗?伯格首次成功地重组了世界上第一批DNA分子，标志着DNA重组技术――基因工程作为现代生物工程的基础，成为现代生物技术和生命科学的基础与核心。
DNA重组技术的具体内容就是采用人工手段将不同来源的含某种特定基因的DNA片段进行重组，以达到改变生物基因类型和获得特定基因产物的目的的一种高科学技术。
到了20世纪70年代中后期，由于出现了工程菌以及实现DNA重组和后处理都有工程化的性质，基因工程或遗传工程作为DNA重组技术的代名词被广泛使用。现在，基因工程还包括基因组的改造、核酸序列分析、分子进化分析、分子免疫学、基因克隆、基因诊断和基因治疗等内容。可以说，DNA重组技术创立近 30多年来所获得的丰硕成果已经把人们带进了一个不可思议的梦幻般的科学世界，使人类获得了打开生命奥秘和防病治病“魔盒”的金钥匙。
目前，DNA重组技术已经取得的成果是多方面的。到20世纪末，DNA重组技术最大的应用领域在医药方面，包括活性多肽、蛋白质和疫苗的生产，疾病发生机理、诊断和治疗，新基因的分离以及环境监测与净化。
许多活性多肽和蛋白质都具有治疗和预防疾病的作用，它们都是从相应的基因中产生的。但是由于在组织细胞内产量极微，所以采用常规方法很难获得足够量供临床应用。
基因工程则突破了这一局限性，能够大量生产这类多肽和蛋白质，迄今已成功地生产出治疗糖尿病和精神分裂症的胰岛素，对血癌和某些实体肿瘤有疗效的抗病毒剂――干扰素，治疗侏儒症的人体生长激素，治疗肢端肥大症和急性胰腺炎的生长激素释放抑制因子等100多种产品。
基因工程还可将有关抗原的DNA导入活的微生物，这种微生物在受免疫应激后的宿主体内生长可产生弱毒活疫苗，具有抗原刺激剂量大、且持续时间长等优点。目前正在研制的基因工程疫苗就有数十种之多，在对付细菌方面有针对麻风杆菌、百日咳杆菌、淋球菌、脑膜炎双球菌等的疫苗；在对付病毒方面有针对甲型肝炎、乙型肝炎、巨细胞病毒、单纯疱疹、流感、人体免疫缺陷病毒等的疫苗……。我国乙肝病毒携带者和乙肝患者多达一二亿，这一情况更促使了我国科学家自行成功研制出乙肝疫苗，取得了巨大的社会效益和经济效益。
抗体是人体免疫系统防病抗病的主要武器之一，20世纪70年代创立的单克隆抗体技术在防病抗病方面虽然发挥了重要作用，但由于人源性单抗很难获得，使得单抗在临床上的应用受到限制。为解决此问题，近年来科学家采用DNA重组技术已获得了人源性抗体，这种抗体既可保证它与抗原结合的专一性和亲合力，又能保证正常功能的发挥。目前，已有多种这样的抗体进行了临床试验，如抗HER-2人源化单抗治疗乳腺癌已进入Ⅲ期试验，抗IGE人源化单抗治疗哮喘病已进入Ⅱ期试验。
抗生素在治疗疾病上起到了重要作用，随着抗生素数量的增加，用传统方法发现新抗生素的几率越来越低。为了获取更多的新型抗生素，采用DNA重组技术已成为重要手段之一。目前人们已获得数十种基因工程“杂合”的抗生素，为临床应用开辟了新的治疗途径。
值得指出的是，以上所述基因工程多肽、蛋白质、疫苗、抗生素等防治药物不仅在有效控制疾病，而且在避免毒副作用方面也往往优于以传统方法生产的同类药品，因而更受人们青睐。
人类疾病都直接或间接与基因相关，在基因水平上对疾病进行诊断和治疗，则既可达到病因诊断的准确性和原始性，又可使诊断和治疗工作达到特异性强、灵敏度高、简便快速的目的。于基因水平进行诊断和治疗在专业上称为基因诊断和基因治疗。目前基因诊断作为第四代临床诊断技术已被广泛应用于对遗传病、肿瘤、心脑血管疾病、病毒细菌寄生虫病和职业病等的诊断；而基因治疗的目标则是通过DNA重组技术创建具有特定功能的基因重组体，以补偿失去功能的基因的作用，或是增加某种功能以利对异常细胞进行矫正或消灭。
在理论上，基因治疗是治本治愈而无任何毒副作用的疗法。不过，尽管至今国际上已有100多个基因治疗方案正处于临床试验阶段，但基因治疗在理论和技术上的一些难题仍使这种治疗方法离大规模应用还有一段很长的距离。不论是确定基因病因还是实施基因诊断、基因治疗、研究疾病发生机理，关键的先决条件是要了解特定疾病的相关基因。随着“人类基因组计划”的临近完成，科学家们对人体全部基因将会获得全面的了解，这就为运用基因重组技术造逼于人类健康事业创造了条件。
不过，虽然基因技术向人类展示了它奇妙的“魔术师”般的魅力，但也有大量的科学家对这种技术的发展予以人类伦理和生态演化的自然法则的冲击表示出极大的担忧。从理论上来讲，这种技术发展的一个极致就是使人类拥有了创造任何生命形态或从未有过的生物的能力。人们能够想像这将是怎样的结果吗?
科学家在DNA中发现除基因密码之外的新密码
据台湾媒体报道，美国与以色列科学家相信，他们已在DNA(去氧核醣核酸)之中找到除了基因密码之外的第二种密码。新发现的密码负责决定核体—亦即DNA所环绕的微型蛋白质线轴—之位置。这些线轴同时保护与控制通往DNA本身的途径。
这项发现若获得证实，可能开启有关控制基因更高位阶的机制新知。譬如，每一种人体细胞得以激活其所需基因，却又无法触及其它种类细胞所使用的基因等既关键又神秘的过程。
以色列魏兹曼研究院的塞格尔与美国西北大学的威顿及其同僚，在这一期“自然”科学期刊中，撰文描述这种DNA新密码。
每一个人体细胞里都有约三千万个核体。之所以需要这么多的核体，是因为DNA线包覆每一个核体仅一.六五次，每个DNA螺旋就包含一百四十七个单位，而且单一染色体里的DNA分子在长度上可能就有高达二亿二千五百万个单位。
生物学家多年来一直怀疑，DNA上的某些位置，特别是DNA最容易弯曲的那些位置，可能比其它位置更有利于核体的存在，但整体模式并不显而易见。如今，塞格尔与威顿博士分析了酵母菌基因内约二百个位置的序列，这些都是既知核体纠结在一起的地方，两人发现其中确实隐含一个模式存在。
透过了解此一模式，他们成功预测其它有机体大约五成核体的位置。这个模式乃是能让DNA更容易弯曲，以及紧密包复核体的两种序列结合而成。但在此一模式中，每一个核体纠结的位置仅需若干序列出现即可，因此并不明显。正由于其形成条件松散，因此并不与基因密码冲突。