很难楚有生人命用是一什句么两。可句是话，每能一说个清人都不会搞错，砖头、石头是没有生命的。狗、猫、小老鼠，这都是有生命的，生命这个定义可以说只能意会，不能言传。
发面，就是用引子加面粉，再加水，本来一小块生面变成一大块熟面；做甜酒酿或者是酸奶，酒也就是水还有其他东西再加上一点引子，这个引子里面就有很小的最简单的生命，人们称它微生物，因为它太小了。微生物就是只有一个细胞的生物。
什么是细胞呢？细胞是原文翻译过来的，细就是小，胞是不同类的意思。一个人就像一个高大的建筑物一样是由一个个小房间组成的，这个小房间就叫细胞。细胞也就是我们的生命体，不管是猪、牛、马、狗，还是人，最基本的生命的结构和功能单位是细胞。
细胞学
热带雨林是许多神奇的动、植物种类的栖息地，这只是地球上生命多样性的例证之一。进化使生命具有丰富多样的形态，但却都有一个共同的特点，它们都是由称之为细胞的基本单位所组成的。
这是一个人类只有通过显微镜才能进入的奇妙世界。胡克用显微镜观察软木塞后发现，有无数个相互隔开的小房间，他称之为密室，因为这些密室使他想到修道院里僧侣们居住的小房间。当时他并没有意识到他发明了生物学上最重要的术语之一，细胞。细胞是生命的基本单位，但胡克对细胞的认识是完全不同的和错误的。他认为细胞仅仅构成了植物的传输系统，直到200年后，科学家们才认识到细胞的真正重要性。细胞是生命的最基本构成单位。两位德国生物学家马休斯？捷克布施莱登和西奥多？施旺提出了所有动、植物体都是由细胞构成的论断。1839年，施莱登形成了他的细胞学说，这一学说一直沿用到今天。
根据这一学说，所有细胞有自身的生命，它们为整个有机体功能服务。尽管这一论说有很大的进步，但是施莱登和施旺两人，仍然未能摆脱细胞自然发生这一观点。
20年后，鲁道夫？福球摒弃了这一观点，他认为，细胞只能从已有的细胞中产生出来，因此福球完善了施莱登和施旺的细胞理论。作为一名进步医生，福球意识到实验工作对医疗的重要性，他成功地研究出某种疾病的细胞变异，福球因而建立了一个新的医学领域――细胞病理学。
对细胞结构的更深入了解，还应该归功于改进的样本制备设备，新开发出的合成染料以及更强大的光学显微镜。
但是细胞研究最重要的进展，开始于1933年鄂伦斯特？鲁斯卡发明电子显微镜。电子显微镜不可思议的高放大倍数，使人们可以直接观察到细胞的细微分子结构。
细胞外围是细胞膜，它将细胞质和细胞器围在一起，中央的细胞核包含着遗传信息，它是细胞的调控站，控制着所有的生物化学过程。迷宫一样的膜通道作为运输系统，运送着这些过程中所需的各种物质。蛋白质的合成在细胞核的外表面进行。如果外界细胞需要蛋白质，它们则聚集成小微囊运送到细胞外。然后是细胞的消化器官。还有一些细胞器可以部分解除像乙醇这样的物质。线粒体是细胞的发电站，为细胞的生长、生殖和其他活动提供能量。
光学显微镜和后来的电子显微镜的发现，使人类大大地扩大了自己的视野，进入了生命的微观世界。这里有一个很重要的问题，如果说人整个身体就是细胞组成的，是不是像一座房子一样？只是一个房间堆上一个房间？那倒不是。细胞首先是一个变成两个。这样人才能从无到有从小到大重复生命的整个过程。细胞分裂的过程确确实实是一个细胞变成两个细胞的过程，这不是简单的量变。人类的鼻子是细胞组成的，眼睛是细胞组成的，头发也是细胞组成的，为什么不同的细胞会有不同的结构？不同的功能呢？这个问题又归结到基因上去了。生命最重要的奥秘就是人们平时讲的牛生牛、马生马、龙生龙、凤生凤，父母的孩子总是有点像父母。人类和动物都有一个从父母到儿女，从上一代到下一代遗传的问题。
经典遗传学
19世纪中叶，在教堂的花园里，当一个奥地利神父用植物开始做杂交实验时，他无论如何也不会想到，他正在开创一个生物学的全新领域。今天遗传学这门研究遗传规律的科学，已经与克里格？孟德尔的名字密不可分了。在孟德尔时代很久以前，人类已经注意到父母将某些特征传给了他们的后代。人类利用这一事实按照自己的需要繁殖动物，培育高产作物。但是为什么后代像父母呢？
第一个对遗传规律做系统研究的人，是奥地利神父克里格？孟德尔。修道院院长注意到孟德尔的科学天赋，便把他送到维也纳的大学学习两年。在那里，孟德尔致力于学习数学和物理学，但主要是植物学。回到布尔诺的修道院后，孟德尔开始用豌豆和蚕豆做杂交实验。在几年的时间里，他使用了一万三千多株植物研究外观性状是如何遗传的。孟德尔对科学的兴趣，似乎要比做牧师大得多。在他的实验中，孟德尔选择了一些明显的特征，比如种子的形状和颜色，花的颜色和植株的高度等。通过多年不懈的努力，孟德尔得出了后来被称之为孟德尔定律的重大成果。
当两个种子颜色不同的单株杂交时，所有的后代性状相同，即种子为黄色。亲本的每个特征，是由两个遗传要素决定的，杂交时每一亲本只传递一个要素。当绿色种子和黄色种子杂交时，只产生黄色种子，这里黄色遮住了绿色，黄色是显性的，绿色是隐性的。但是孟德尔后来研究紫茉莉的花发现，一种性状并非总能遮盖另一种性状。以花的颜色为例，各种各样杂交后代都可以产生。当红花植株与白花植株杂交时，其后代花总是粉红色。当这些杂交后代继续杂交时，其后代有粉红色花，但也会再次产生红花和白花植株，而且总是以固定的1：2：1的比例。孟德尔注意到，豌豆花性状的分离。黄花豌豆杂交种后代，黄花和绿花的比例为3：1，这应与遗传要素基因的结合相一致。
1865年，孟德尔将他的发现公布于众，他将论文送给众多学者，但并未得到任何有价值的认可，那个时候孟德尔所采用的统计学方法研究生物学问题是超出常规的，因此没能得到正确的理解。孟德尔无法解释到哪里去寻找遗传信息载体，因此他未能向任何人证明这些遗传信息载体。
一个名叫查尔斯？达尔文的年轻人乘坐贝格尔号科研船起锚下水，4年后航海归来，达尔文根据其研究结果推导出进化论。1859年，他最著名的著作《物种起源》发表了。这一令人神往的理论，引起了公众的广泛讨论，但是孟德尔的遗传理论，却从未能引起公众如此的兴趣。直到30年后，他的论文稿才被发现，其观点才被认可。
19世纪末，德国医生和动物学家恩奎斯特？魏斯曼用卵细胞核和精子细胞进行实验，证明了细胞核含有在遗传中起重要作用的物质。魏斯曼称之为生殖细胞浆，现称为原生质。这种物质使马铃薯产出马铃薯，苹果树上结出苹果，也能保证马能生下马来。
1882年，德国解剖学家沃特？弗莱明报告了他的细胞染色实验结果。使用特制的染料可以看到细胞核中含有一种特殊的物质，弗莱明称之为染色质，其希腊语原译为颜色。弗莱明注意到细胞分裂前，这些染色质是如何聚集形成线状结构的，他根据希腊语着色体一词将之命名为染色体。
细胞分裂之前，这些染色体移至细胞中央，然后生长开来。因为每一个子细胞与母细胞的染色体数目相同，所以染色体在分裂之前，一定已经复制过。
不同物种其染色体数目不同，但同一物种的染色体数目相同，例如，人体细胞有23对染色体，总数为46条，卵细胞和精子细胞只有一半的数目，但是它们融合时又恢复了全部染色体数目。染色体正确分配的重要性，可以用各种疾病来说明。比如“唐氏综合症”，因为其眼睑形状而被误称为伸舌状白痴，就是由于额外多了一条21号染色体。最终在1903年，美国生物学家怀特萨顿发现染色体行为表现与孟德尔所推论的遗传要素完全相同。萨顿是第一位鉴定出这些遗传要素的科学家。
1901年，德国免疫和病理学家卡尔兰德？斯特纳发现了血型的ABO系统，因而证明孟德尔定律同样适用于人类。
20世纪早期，托马斯？摩根用果蝇进行了杂交实验。他研究了果蝇翅膀形状和眼的颜色等可见性状。摩根发现，并不是所有的性状都单独独立遗传的，相反，它们成组联系在一起。摩根注意到，这些组的数目总是与染色体的数目一样，从两个性状结合在一起遗传的频率，可以推测出基因的亲和程度。两个基因越接近，它们结合得越紧密。巴巴拉？迈克林托克得以直接观察到两个基因的连接如何断裂，他把这种成对染色体的遗传物质交换，称为基因互换。两个基因的亲和性越强，它们之间的连接越紧密，染色体交换时，它们分开的可能性就越小。通过这些发现，我们今天理解了遗传规律和遗传物质DNA。遗传要素并不是严格固定不变的信息单元，相反，它们经历着持续不断的微小变异，这对生物的进化过程至关重要。正因为这样，除了同卵双胞胎外，地球上不可能找到两个完全相同的人。
早在本世纪初，科学家们就已经知道染色体是遗传信息的载体。但是多年来，人们一直不了解这些信息是如何储存、复制和恢复的。
1953年，弗兰西斯？克里克和詹姆斯？沃森成功地确定了DNA的结构，实现了历史的突破。这一工作为现代分子遗传学奠定了基础。
沃森和克里克的发现既有偶然的因素也有必然的因素，偶然的因素是什么呢？就是这两个人看问题的角度和他们思维的方式有独到之处，但他们又是必然的。那个时代物理学提供了X光衍射的手段；化学家提供了对4种碱基的分析方法。正好在那个时代是等待几个人去做最伟大发现的时候，因此机遇总是属于有准备的头脑。
分子遗传学
生命已经在地球上存在了35亿多年，它的复杂多样性取决于一个分子DNA及遗传信息的载体。这一分子是遗传信息从上一代传至下一代，并确保性状特点得以保存。在很长的时间里，DNA实现这一功能的机制一直是一个谜。到了1871年，瑞士生物化学家约翰？弗里德里克？米歇尔从血液白细胞里，成功地分离出一种含有磷和氮的物质，根据这种物质的存在位置，他首先将之命名为核质，后来改名为核酸。
大约20年后，德国生物学家恩奎斯特？魏斯曼发现了细胞核作为遗传信息所在地的进一步证据。他注意到卵细胞受精后，卵子和精子细胞核融合在一起，然后再分裂。
1882年，另一位德国科学家沃特？弗莱明用苯胺染料观察到细胞核里微小的颗粒，他称这些颗粒为染色体。细胞分裂时，它们均匀地分配到两个子细胞中去。直到40年后，染色体里所含的核酸才被证明是遗传信息的真实载体。
但是核酸的真实结构仍然是一个谜。年轻的美国动物学家詹姆斯？沃森猜想，解开这个谜具有重大意义。1950年获得博士学位以后，他获得资助来到欧洲研究DNA的结构。第一站，他来到哥本哈根，作为何曼？克尔克的助手。
那个时期世界各地的科学家都在试图破译DNA之谜，他们的研究都基于相同的假设。DNA的基本组成是四种碱基，腺嘌呤，鸟嘌呤，胞嘧啶和胸腺嘧啶。它们总是以同种配对，以相同的机率出现。继而人们又知道它的一种新的结构形式阿尔法螺旋，这是由美国科学家林纽斯？鲍林研究巨型蛋白质分子模型时发现的。鲍林采用的是X射线衍射技术及X射线被晶体的原子折射后弯曲，投影于成像底片上。这样形成的影像使得人们可以确定晶体物质的分子结构。在英国伦敦的皇家学院，物理学家莫瑞斯？威尔金斯和X射线衍射专家罗斯兰德？富兰克林也在采用同样的方法进行研究。
1951年，沃森和威尔金斯在那不勒斯国际会议上首次碰面，威尔金斯报告了他研究DNA结构的初始结果。沃森立即意识到威尔金斯找到了正确的途径，希望得到一些帮助，但威尔金斯对合作毫无兴趣。最后沃森决定去剑桥与劳伦斯？布拉格爵士合作。1915年，劳伦斯和他父亲亨利？布拉格爵士因他们在X射线衍射方面的研究，而共同获得诺贝尔物理学奖。在布拉格的实验室，沃森与英国物理学家弗兰西斯？克里克成为朋友。后者正在为博士论文而进行蛋白质晶体学的研究。受沃森思想的激励，克里克对自己的研究越来越不重视，他们一起推测DNA的结构。像鲍林一样，他们设计DNA的模式来推测DNA的结构。他们从伦敦得到了莫瑞斯？威尔金斯和罗斯兰德？富兰克林的研究报告，通过分析X射线衍射投影片，沃森和克里克深信，DNA结构为多重螺旋。1952年，沃森和克里克提出了他们的第一个模型，这一模型由三条相互缠绕的螺旋组成。但是两位科学家搞错了，他们期待的成功变成了苦涩的失败。受此打击以后，沃森和克里克转向其他研究领域，但是他们的脑子里仍然想着DNA结构。一年后，当满怀胜利喜悦的林纽斯？鲍林发表他不成熟的DNA结构模型而栽了一个跟头时，沃森和克里克已经比以前更加接近他们的目标了。同时，尤其是导师们认为，他们用硬纸板模型十分可笑，但沃森认为，这应该是确定DNA结构的惟一途径。
通过纸板模型，沃森最终能够真正解释，为什么DNA的四种基本成分，只能有一种方式结合在一起才有意义。
腺嘌呤对鸟嘌呤，胞嘧啶对胸腺嘧啶，碱基成分通过氢键成对连接，结果最简单的化学连接提供了DNA的关键结构。沃森和克里克焦急地等待着他们从车间里预定的分子模型实物。有了它，他们现在就可以在三维模型上实现他们的理论。此外他们也接受了罗斯兰德？富兰克林的理论，即DNA结构框架应该位于分子的外围。两个人不知疲倦地工作着，通过检测模型的空间尺寸，沃森和克里克发现数据与X射线衍射结果完全吻合。最后他们可以肯定，DNA由两个相互缠绕的螺旋组成一个双螺旋。
沃森和克里克解开了DNA结构之谜，开启了新时代的大门，分子遗传学时代由此开始了。这一模型受到高度评价，不久沃森和克里克的发现，在英国科学期刊《自然》上发表了，全世界科学界承认了他们的成果。社会对两位年轻的科学家予以奖励，以表彰他们的成功研究。
1962年，詹姆斯？沃森、弗兰西斯？克里克和莫瑞斯？沃尔金斯，因他们卓越的科学成就，而被授予诺贝尔医学奖，罗斯兰德？富兰克林也可以获此殊荣，可惜他1958年前死于癌症，享年仅38岁。沃森和克里克从此各攻一门，沃森仍然从事人类基因组研究。
今天，弗兰西斯？克里克这位杰出的思想家，主攻“氮码”研究。但沃森和克里克的名字将始终与发现DNA双螺旋结构联系在一起。DNA的基本成分是四种碱基，腺嘌呤，鸟嘌呤，胞嘧啶和胸腺嘧啶，它们与糖和磷酸酐结合在一起，形成了DNA链条。
另外，链条间腺嘌呤总是对着鸟嘌呤，胞嘧啶对着胸腺嘧啶。这一链条实际上是一个双螺旋，它包含着全部的遗传信息。这是由碱基的排列顺序决定的。细胞分裂之前，DNA双链分开，每一条链作为新链的模板，合成的两条新链贮存着完全相同的遗传信息。当需要特定的信息时，相应的DNA片断被准确地复制，产生信使RNA。信使RNA然后将信息从细胞核转移到核糖体，再被转换成蛋白质分子。根据最终分析结果，是蛋白质决定有机体的内在生化过程和外观长相。
DNA双螺旋结构的发现意味着什么呢？这是一个自然科学史上最了不起的发现。它完全改变了人们对生命的认识、对生命的研究以及对生命的感召和利用。
遗传工程就是把一段携带某一遗传信息的基因取出来，转到需要改良的目标生物中去。这种技术称为基因重组技术。
讲述生命的故事
2086年的一天早上，你起床后觉得不舒服，就通过网络与你的医生联系，医生要你的基因图谱，经过分析后告诉你，这是你的一个基因异常导致的，而这一切早在你出生之前就注定了，并写在了你的基因图谱上。我们每一个人的生老病死都记载在这张生命蓝图上。这一切都归功于人类基因组计划的实施。
人类基因组计划与曼哈顿原子弹计划，阿波罗登月计划，并称为人类自然科学史上的三大计划，但它对人类自身的影响将远远超过其他两项计划。在20世纪90年代以前，科学界投入了大量的人力和物力去寻找肿瘤的致病基因，但却一无所获。研究中发现，肿瘤等疾病并非由某个基因单独引起，而是各个基因之间相互作用的结果，因此必须了解全部人类基因，由此提出了人类基因组计划。如果说过去的方法就像钓鱼，钓到一个基因就算一个，而人类基因组计划则是撒网捕鱼，把所有的基因都捞上来，予以分析。
1990年，在诺贝尔奖获得者，第一个提出DNA双螺旋结构的美国科学家沃森的倡仪下，工程浩大的人类基因组计划开始正式实施。
人类遗传信息记载在DNA上，DNA是由四种不同的碱基按一定顺序排列而成的，一共有30亿对。科学家对这四种碱基简称为A，T，G，C，如果查明这30亿对碱基，并把它们按顺序写下来，就是一部由A，T，G，C四种字母写成的揭示生命奥秘的天书。
由于这项工程浩大而繁琐，在人类基因组计划的最初阶段，有些科学家就提出，只要找出基因的碱基组成就行了，没有必要测定全部30亿对碱基的序列，人类基因只占所有30亿对碱基中的一小部分，那么其余的碱基是不用的垃圾吗，真的没有必要测序吗？当然不是，虽然它们的具体作用现在还不太清楚，但它们绝对不是可有可无的，有些碱基起调控作用，指导基因在何时何地发挥作用。人体中每一个体细胞的细胞核中，都包含全部的遗传信息，肝脏细胞中，也有眼睛的基因，但肝脏上绝对不会长出眼睛，这是因为在肝脏细胞中，掌管眼睛的这个基因是关闭的，每个细胞中什么基因是开启的，什么基因是关闭的，就是由这些人类还不太清楚的碱基调控的，因此测定全部碱基的序列是完全有必要的。
紧张的测序工作在英、美、日、法、德、中六国分头进行，我国于1999年正式加入这一计划，承担1%的测序任务。由于科学技术的发展，测序方法不断改进，测序速度不断提高，原先预定的草图完成时间，一次又一次被提前，终于全世界人民共同迎来了这个值得纪念的日子。
2000年6月，我国科学家与世界五国科学家同步宣布，人类基因组计划草图完成，这标志着30亿对碱基的排列顺序已初步查清，但由于种种原因，草图上还留有空隙，现在科学家们正在做的，就是把这些遗漏的补上去。目前我国已经提前绘制出所承担的1%的“中国卷”，最终拿到的“中国卷”，将排列这1%中的所有碱基的序列，精确度达到99.99%。
“中国卷”绘制完成只是序幕，好戏还在后头。对于人类来说，人类基因组计划草图只是一本用密码写成的天书，人们只能知道DNA长链上每一个位置的碱基是什么，但却不知道它们的含义，也不知道从哪儿到哪儿的一段碱基是一个基因，更不知道这个基因的功能是什么，这就需要破译这本天书。科学家们下一步要做的就是在DNA长链上标记出哪些碱基是一个基因，并读出他们的含义。这就像给一篇没有标点的古文划分标点。古文中的每个文字都有各自的含义，可以通过上下文的意思划分出逗号，句号。而碱基序列则由四种碱基反复排列而成，不像古文那样有一定的含义，因此要想在DNA上断句，标记出基因，其难度是可想而知的。
为了解读这本记载生命奥秘的天书，科学家找到了模式生物这个好帮手，小鼠、果蝇、酵母、线虫，都是模式生物。研究人类的基因功能，与这些生物有什么关系呢？人类的基因80%可以在果蝇基因组中找到相似甚至相同的部分，还有实验鼠，它的基因数基因组大小均与人类相似，已经发现的人类基因，在实验鼠那里都能找到，而且长得很像。这是因为，生物是进化而来的，低等生物中的重要基因，在进化成高等生物的过程中，都保留了下来。因此，高等生物，比如人类的重要基因，在低等生物中也可以找到。由于人不能被直接用来做实验，所以科学家就利用这些模式生物来研究人类的功能基因。通过实验，找出模式生物的某个功能基因，再根据模式生物基因组与人类基因组的对应关系，科学家就可以找到人类的这个功能基因了。
最新的研究结果表明，人类的基因只有三万至四万个，并不像原先预计的有十万个之多。三至四万个基因，只相当于果蝇和线虫的两倍，单从基因数目来看，人类其实并不比一只小小的果蝇强多少。人类的基因如此之少，而人类却如此高等复杂，这说明人类在使用基因方面，很节约，很高效，达到了事半功倍的效果。
当科学家绘制出完整的基因图谱，了解了所有基因的功能和它们之间的相互作用，生老病死将不再是奥秘，这一切都在人的掌握之中，婴儿一出生，就可以拿到他的基因图谱，在上面记载了这个孩子的一生，他将来是高是矮，是胖是瘦，他具有哪些方面的才能，将来适合做工程师，艺术家还是运动员，他有可能得什么病，这些都记录在图谱上，那时就会破译所有的生命奥秘，这是一项改变世界，影响到我们每一个人的科学计划。
人类基因组计划不断地取得振奋人心的成果，与此同时，社会、法律、伦理、国家安全等问题也接踵而来，如果一个人从自己的基因图谱中得知将来可能会得某种疾病，这是否会给他带来沉重的心理负担，进而引起生理疾病呢？他的上司或保险公司知道了，会不会解雇他或不给他办理保险，会不会大家都按同一标准，去追求所谓基因完美的人，而抹煞了人类在种族、肤色、智商等方面的多样性呢？
历史发展的脚步是阻挡不了的，不管怎样，人类基因组计划完成的日子，离我们越来越近了。从最初提出人类基因组计划的设想到今天，已经经历了整整15年的时间，这其中凝聚了全人类的智慧。
