在20世纪之前，在所有生命体中，一种复杂分子所起的重要作用是自然界最隐蔽的秘密之一。谁能想到一种被称为脱氧核糖核酸（DNA）的分子竟是生命的伟大建筑师？或者核糖核酸可以行使信使功能？通向发现之路是曲折而艰险的。首先，这些作用的发现要求三个独立领域的进步：细胞学（通过显微镜对细胞进行研究）、遗传学和化学。
和物理科学里的粒子物理学家一样，生命科学家也带着探索这一领域最小、最基本的单元这一问题而进入20世纪后半叶，在这个情况下，生物体的基本要素就是，蛋白质、DNA和RNA。一个新的领域就在这一探索过程中诞生，这个新的领域就是生物化学和物理学的结合：分子生物学。这是在分子水平上对生命过程的考察，一百年前甚至没有人能够想象得到，那时孟德尔的工作刚被重新发现，生物学家开始考察染色体在遗传中的作用。
米歇尔（Friedrich Miescher，1844—1895）1869年曾经在细胞核中观察到核酸的存在。19世纪80年代弗莱明发现了染色体（在细胞分裂时看到的细长结构），然而最初没有一个人认识到它与遗传有任何联系。直到1907年摩尔根开始用果蝇做实验（起初持怀疑态度），才有了对遗传及其机制的研究。到了1911年，他在哥伦比亚大学的实验室成功地证明染色体携带了遗传信息。
与此同时，在化学中，列文（Phoebus Aaron Theodor Levene，1869—1940）1909年首先发现核酸含有糖，这就是核糖。20年后，他又发现其他核酸中含有另一类型的糖，脱氧核糖，从而确定有两种类型的核酸，核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA），由此开始探索这些物质的化学特性。
然而，没有人猜想到DNA会与遗传有联系。因为染色体既含有DNA，还含有蛋白质，而蛋白质显得更为复杂。因此，蛋白质似乎应该是携带遗传物质的最佳候选对象——也就是说，直到1944年，艾弗里（Oswald Avery，1877—1955）和其他一些研究者才发现，是DNA，而不是蛋白质，含有生命的遗传物质。
但是，到了1946年，事情已经明朗。所有的生命形式都要用到两种不同类型的化合物：一种储存信息，另一种根据这些信息复制有机体。后来还搞清楚了，是酶执行指令，而DNA保存蓝图，这一蓝图几乎被原封不动地复制以传给下一代。人们不知道的是，DNA靠什么样的结构，使它有可能来完成这一功能。
双螺旋
鲍林沃森是一位瘦高个年轻人，从孩提时代起就聪明伶俐、富有雄心。实际上他在12岁时就经常出现在名叫“神童”的广播节目中。15岁时沃森高中毕业，4年内在芝加哥大学取得了两个学士学位（哲学和科学）。从少年时代起，他就立志要做出一番事业使自己“在科学上出名”，幸运的是，他得以进入印第安纳大学研究生院，跟随著名遗传学家缪勒学习，并且和卢里亚（Salvador Edward Luria，1912—1991）及德尔布卢克（Max Delbruck，1906—1981）一起工作，他们两位后来都成了研究噬菌体（感染细菌的病毒）的专家。沃森在离开印第安纳后，来到哥本哈根做博士后研究。在这里，他非常偶然地遇见了威尔金斯（Maurice Wilkins，1916—2004），当时后者正在伦敦的国王学院对DNA进行X射线结晶学分析的工作。DNA是一种有机物，对它进行X射线结晶学分析（一种化学和物理分析方法）是一种令人耳目一新的做法，于是吸引了沃森的注意。正好几天之后，有消息说，当时被认为是化学界之王的鲍林（Linus Pauling，1901—1994）在加州理工学院提出了蛋白质结构的三维模型：一条螺旋。螺旋的基本形状很像弹簧或者螺旋式笔记本（尽管鲍林的模型并不太像那些东西）。
沃森遂决定去伦敦进一步学习有关DNA的知识。他设法在剑桥大学的卡文迪什实验室找到了一个位置，正是在那里遇见了物理学家克里克。克里克比沃森大12岁，正在为佩鲁茨（MaxPerutz，1914—2002）用X射线结晶法测定血红蛋白的结构，他的物理学背景为这一领域带来了新的视角。
沃森立即对克里克想到的方法发生了兴趣，两人似乎有惊人的默契。当他们交谈时，互相顺着对方的思路说下去，他们还找到了同样的爱好。通过略施小计（沃森的奖学金本来该用于在哥本哈根学习），沃森在1951年来到卡文迪什实验室和克里克一起工作。但是，他们不能公然研究DNA的结构。那被看成是威尔金斯的领地，卡文迪什实验室不想得罪威尔金斯。因此，他们利用业余时间做这些工作。
关于DNA已有少量信息被获知。从威尔金斯的同事罗莎琳德·富兰克林（RosalindFranklin，1920—1958）已经获得的X射线晶体分析照片来看，DNA仿佛也形成了和蛋白质一样的螺旋。还有，已知DNA是由核苷酸长链组成，链条交替含有糖和磷酸基。碱基沿着糖依次排列。威尔金斯的工作还证明（令人惊奇）整个分子在长度上是稳定的。
克里克和沃森一开始想要搞清楚的是，为什么组成分子的原子竟会排列成如此规则的结构，使得分子在化学上稳定，而且允许它能够精确地自我复制。也就是说，这一切何以能够装配得如此之精巧？有几条螺旋？究竟碱基是怎样排列的？螺旋是否靠向外突出的碱基来支撑？
沃森参加了富兰克林的报告会，在报告中富兰克林讨论了她获得的主要数据。富兰克林曾经在巴黎学习过X射线衍射技术，工作相当仔细和精确，在不同程度的湿度情况下比较结果。她发现她的照片总是显示分子具有螺旋形式，但是她希望在得出螺旋结论之前，对各种条件下的情况进行更全面的测试。再有，即使富兰克林得到了更清晰的衍射照片，但复杂结构的细节仍然很难探测。不过她还是尽可能详细地描述了她所见的一切，并且相信：糖和磷酸基——螺旋的骨架处于外侧，而碱基则位于内部。她说，所有这一切都纯属猜测。沃森听得很认真，但没有做笔记，只靠他非凡的记忆力来记忆数据。
沃森带着头脑里记住的富兰克林演讲中的数据回到剑桥，他和克里克都很乐观，认为他们离建立模型已经不远了。他们开始着手工作，但是沃森一下子想不起富兰克林的准确数据。首先，他记不得富兰克林所给出的DNA的含水量，根据富兰克林的估计，DNA中每个核苷酸周围大约是8个水分子。沃森想到的却是，她说的是DNA分子的每一段有8个水分子——含水量大大减少了。甚至，他记不得富兰克林说过的碱基的位置。他和克里克提出了一个由3个多核苷酸链组成的模型，其中糖-磷酸键位于内侧，而碱基位于外侧。这一排列方式与沃森从伦敦带回的数据相吻合，他们确信自己已经解决了问题，就在开始工作后的24小时。
第二天，他们邀请威尔金斯和富兰克林以及其他几位同事，对他们的模型发表意见。富兰克林的发言使他们大为泄气。富兰克林立即看出错误是由于引用了不正确的数据，当即指出了这一点。按他们的思路构造的分子不能拥有它实际上的含水量。
沃森和克里克彻底失去了信心，沮丧万分。
但是他们无法放弃DNA。不久叉听到来自鲍林的消息。他们得知鲍林也许正在从事同样的课题，但是他们也听说鲍林正沿着错误的方向工作。
有几个主要的问题仍未解决：在一个分子里有几条螺旋缠绕在一起？碱基是在内部还是在外侧？富兰克林认为是在内部，如果是这样，它们又是怎样排列的呢？今天的研究者可以把某些方程式输入计算机，得到某些能够成立的模型。20世纪50年代可没有这么容易。于是克里克请来一位朋友，数学家格里菲斯（John Griffith），研究四种碱基相互吸引究竟有多少种方式。格里菲斯发现，在既定的受力之下只有两种组合：腺嘌呤与胸腺嘧啶，胞嘧啶与鸟嘌呤。
碱基对之谜的第二条线索源于克里克与沃森和生物化学家查伽夫（Erwin Chargaff，1905—2002）的一次偶然午餐谈话。查伽夫来自哥伦比亚大学，他提及三年前他曾经发表过“11定律”，对于任何想要探究DNA结构的人来说，这也许是一个值得关注的现象。不幸的却是，沃森和克里克对此却一无所知，他们窘迫万分，只好承认无知。查伽夫说他的发现是通过测试多种不同的机体组织后才得到，亦即胞嘧啶与鸟嘌呤总是等量（按11的比例）出现，而腺嘌呤与胸腺嘧啶也是等量出现。也就是说，不管是什么物种——不管DNA采自鱼类，还是哺乳动物或爬行动物——这一比例都是一样的。
克里克很快就认识到，查伽夫的11定律和格里菲斯的数学计算都是指路标。DNA里的碱基一定是以特殊的方式互相配对：腺嘌呤配胸腺嘧啶，胞嘧啶配鸟嘌呤。
但是克里克和沃森仍然无法做出真正的进展。他们没有和该领域所得到的前沿数据保持联系——因为富兰克林和威尔金斯，这两位关键研究者，和他们没有通信联系。（事实上，威尔金斯和富兰克林相互间在工作上也缺乏联系，也很少谈话，虽然人们以为他们是在一起工作的）当然，克里克和沃森并不是正式在DNA领域里工作，他们解决问题的方法——构筑模型，然后试着把模型与数据匹配——这种做法对于富兰克林以及其他许多人来说，似乎是本末倒置。
随后传来爆炸性新闻。鲍林提出了一种DNA结构。他的儿子彼得当时正在剑桥做研究工作，与美国同事沃森甚为友好。因此，当他收到父亲1953年1月关于DNA结构的论文复本时，他转给了他的朋友。克里克和沃森紧张地翻阅论文——难道鲍林已经抢先获得了成功？
情况恰恰不是这样。鲍林假设的是三链螺旋模型，碱基处于外侧而不是内部。克里克和沃森确信，这样的排列是不正确的。这篇论文还有其他一些错误，两个年轻的科学家对此大为诧异。
他们仍然有机会。沃森决定走动一趟，利用伦敦的研究作为借口，和威尔金斯会面。这一决定——有点像是不那么体面得到的意外好运——给这两位求胜心切的年轻科学家提供了关键线索。情况恰好是，当沃森抵达国王学院时，威尔金斯正在忙碌，于是沃森转而先拜访了富兰克林。他拿出鲍林的论文给富兰克林看，富兰克林看后甚为恼怒，尽管不知理由何在。沃森猜测那是因为她并不认为DNA分子会以螺旋形式存在。但这也许不成为理由，因为富兰克林已经知道，至少有一种DNA是有螺旋结构的，这一点很快就水落石出。沃森试图证明鲍林的模型与他们两人最初那失败的模型是相似的。这可能激怒了她，似乎像是在证明她曾经出过错。她生气，也许因为这个被认为不是从事DNA工作的沃森，竟有一份鲍林的论文，而加州的同行却没有送一份给她——一位DNA研究者。
无论如何，按照沃森的说法，威尔金斯正好在这个时候进入房间，沃森声称他担心（相当可笑的担心）富兰克林会随时对他大打出手——在他们离开富兰克林的办公室后，这个6英尺高的小伙子对威尔金斯这样说，自从富兰克林来到国王学院之后，威尔金斯就和富兰克林相处得不好，他似乎以为沃森和他自己一样也面临着富兰克林的愤怒，他已经不止一次遭遇到这种情况了。
这一事例令人遗憾地表明，科学发现，和其他人类活动一样，可以因为人类的忌妒之心或误解而不时节外生枝或从中受益。现在，在发现做出后的几个月，威尔金斯终于告诉沃森，说富兰克林最有用的突破之一是她发现了DNA有两种类型，她称之为A型和B型。她从来没有想到从A型照片可以得到螺旋结论，而新的B型则不同，明显地呈现了螺旋形式。
沃森非常激动。他能够看到一张B型照片就好了，他需要知道。后来的事情表明，威尔金斯已经秘密复制了富兰克林的全部照片，因为生怕她在几个月后会另谋他职，也许会带走她在国王学院做的全部工作资料，什么也不给他留下。无疑，由于他们之间已相处得如此糟糕，他没有勇气要求复制。不过，他还是偶然得到了富兰克林的一张复印照片，这就是现在著名的第51号照片，这张照片清楚地显示了B型结构。
“我一看照片，立刻目瞪口呆，心跳开始加快。”沃森后来在他描述这一时期的自传《双螺旋》（TheDouble Helix）中写道：“无疑，这张图片比以前得到的（‘A型’）要简单得多。而且，只有螺旋结构才会呈现出照片上那种醒目的交叉形黑色反射条纹。”
克里克和沃森终于得到了他们所需的关键材料。根据富兰克林的第51号照片，他们决定重新考虑双螺旋结构，在经过长达5个星期的反复试验之后，他们得到了新的模型。
他们提出的DNA分子由两条互相缠绕的螺旋组成，很像一条螺旋式楼梯，各个阶梯由配对的原子键组成。碱基相互配对，位于两条平行螺旋的内侧。然后在复制时，DNA螺旋的两条链在染色体分裂前断开，使碱基可以自由地再次配对。双螺旋的每一单链都是新生链的模型或者模板。在细胞分裂时，每条DNA双螺旋都会分成两股单链，每股单链都会合成另一条互补单链。通过碱基的不断配对（只有同一种方式），DNA得以精确地复制自身。
沃森一克里克的DNA模型是如此之漂亮，以致几乎立刻被人们接受。他们成功了！新的DNA模型使人们能够直观看到，它是如何指导其他分子的建造的。一个物种之所以能够不断生殖，其基本原理终于被发现了。这个时刻是1953年的4月。
沃森、克里克和威尔金斯在1962年荣获诺贝尔生理学或医学奖。（富兰克林在颁奖之前的1958年死于癌症，由于诺贝尔奖从不给逝者颁奖，她失去了分享荣誉的机会。）鲍林在1954年由于化学键的工作获得诺贝尔奖，又在1962年由于反对大气核武器试验而获得诺贝尔和平奖（这使他成为继玛丽·居里之后，历史上第二位获得两个诺贝尔奖的人）。
科学上的发现很少有像克里克和沃森发现DNA结构那样，既有直接效应，又有深远影响。他们的双螺旋模型不仅提供了DNA的结构，而且还预言了一种机制（利用双链的分离），使遗传信息得以可靠地复制。1958年加州理工学院的梅塞尔松（M．Messelson）和斯塔尔（F．Stahl）做了一个实验，证明DNA确实是通过分解成两股单链，把其中的每一单链当做模板复制出另一条互补单链。再有，沃森和克里克的模型，为DNA这样的化学分子如何保存遗传信息，提供了关键性的知识。
RNA的故事
但是克里克和沃森的螺旋并不是故事的终结。在知道DNA的结构之后，一个新的问题就出现了：DNA是怎样把它的指示传达给细胞中的蛋白质的？蛋白质是怎样合成的？其中又有什么样的机制？
20世纪50年代，帕拉德（George Emil Palade，1912—）运用电子显微镜引发了对微粒体的研究，微粒体是细胞质中的小物体。1956年他证明，它们在RNA中含量丰富，并且确认了其中的一类，后来取名为核糖体。很快就弄清楚了，核糖体是信息传递机制中的关键部分。
1956年贺兰德（Mahlon Bush Hoagland，1921—）在细胞质里发现相对小的RNA分子。似乎有各种不同的RNA。贺兰德证明，每种类型的RNA都可以和一种特殊的氨基酸结合在一起。RNA分子可以与核糖体上的一个特殊位点结合。氨基酸排列在另一侧，结果RNA分子把两者配在一起，把信息从核糖体传送给了蛋白质（氨基酸）。贺兰德把这一小型核糖核酸称为转运RNA。
但是RNA是怎么做到这一点的呢？转运RNA位于核外的细胞质，而DNA则在细胞核的内部深处。其实仔细观察就会发现，在核内也有RNA。两位法国的研究者，巴黎巴斯德研究所的莫诺（Jacques-Lucien Monod，1910—1976）和雅各布（Francois Jacob，1920—）提出，DNA分子把它掌握的信息转移给核内的RNA分子，这个分子正是运用一股DNA单链作为模板来组建的。这些RNA分子把信息带到细胞质中，因此被称为信使RNA。
每个转运RNA分子都在一头有三核苷酸组合，它正好与信使RNA的交换中心相匹配。而信使RNA可以固定在核糖体表面，转运RNA分子则排列成行，它的三核苷酸组合与信使RNA相匹配，另一头则与相应的氨基酸相匹配。
于是，信息就从染色体中的DNA转移到了信使RNA，然后，信使RNA又从核内转移到细胞质的核糖体，把信息交给转运RNA分子。最后信息传送给氨基酸，合成蛋白质。沿着DNA分子的三个相邻核苷酸（一个三联体），加上信使RNA分子，再加上转运RNA分子，就合成了一个特定的氨基酸。问题是：氨基酸如何被决定？
遗传密码
于是，在20世纪60年代初，分子生物学的一个突出问题就是遗传密码。研究者如何才能预言是哪一个三联体对应于某个特定氨基酸呢？如果不了解这一过程，我们就难以理解信息是怎样从DNA转移到蛋白质上的。
遗传密码的探寻开始于1955年，这时有一位西班牙裔的美国生物化学家奥乔亚（SeveroOchoa，1905—1993）离析出了一种酶，它可以使细菌中的DNA增殖。他发现，这种酶可以催化单个核苷酸形成类RNA物质。［美国生物化学家科恩伯格（Arthur Kornberg，1918—2007）随后也对DNA作出了同样的工作，1959年奥乔亚和科恩伯格荣获诺贝尔生理学或医学奖。］
就是在这种情况下，美国生物化学家尼伦伯格（Warren Nirenberg，1927—）开始着手工作。他利用合成的RNA当做信使RNA，开始寻求答案。1961年，尼伦伯格终于有了突破。他根据奥乔亚的方法得到一段合成RNA，这种RNA只含一种类型的核苷酸——尿甙酸，因此它的结构是“……UUUUUU……”，其唯一可能的三联体该是“UUU”。于是，当它形成一种仅含有苯丙氨酸的蛋白质时，他知道在他的“辞典”里，他已经列出了第一个条目，由尿甙酸组成的苯丙氨酸。
与此同时，印度裔美籍化学家科拉纳（Har Gobind Khorana，1922—）也在沿着类似的路线工作。他引入了新的技术，可以对已知结构的DNA与由此产生的RNA进行比较，并且证明每个三联体密码的“字母”决不会重叠。他独立研究，破译了几乎全部遗传密码。他和尼伦伯格分享了1968年诺贝尔生理学或医学奖，同时得奖的还有同在此领域工作的霍利（Robert William Holley，1922—1993）。
科拉纳后来主持一个研究小组，1970年偶然地成功合成了一种类似基因的分子。也就是说，他不是用已经存在的基因作为模板，而是从核苷酸开始，按正确的次序使它们排列在一起，这一技术最终使得研究者能够创造“设计者”基因。总之，第二次世界大战之后的几十年里，我们对遗传基础的认识向前跨越了一大步。DNA和RNA成了家喻户晓的词语，生命要义的知识似乎就在眼前。
生命的起源和边界
正当克里克和沃森及其同事们深入研究生命建造过程的结构时，其他生命科学家也在围绕生命的本质、生命是怎样开始以及怎样运作等一大堆问题进行日益深入的探讨。研究者运用分子生物学和微生物学等新工具，在这些领域提出了许多新颖和富有启发性的观点。
多头并进带来硕果累累——最突出的是对医学和人体的认识，它如何运作以及如何与周围的环境相适应。过去的半个世纪见证了交叉学科的非凡进展，它们使医学领域焕然一新，其中包括CT（计算机体层成像）和MRI（磁共振成像）、心内直视外科和器官移植——这些大多超出了本书的范围。病毒、细菌和人体免疫系统的研究，使得20世纪50年代成功地防治了小儿麻痹症，并且有可能对20世纪80年代开始流行的艾滋病展开越来越有成效的治疗，尽管尚未完全成功。
遗传工程中的突破开始为下述领域提供工具：农产品的改造，更有效地进行遗传育种，通过克隆控制有机体特定性状的遗传——与此同时，也提出了许多具有挑战性的伦理和公共政策问题。
“原始汤”
当宇宙学家和粒子物理学家正在为解答关于宇宙诞生及其早期阶段的一些问题而日夜奋战时，生命科学家也抓住了关于生物的类似问题。也许最根本的问题是：什么是生命？生命是从哪里来的？有史以来，这些问题一直困扰着人类。要给出答案并不容易——实际上今天仍有一些科学家在怀疑，这些问题是不是能够回答。
正如美国宇航局的生命科学家张（Sherwood Chang）曾经说过的：问题在于“记录是无声的。地质学家和大气化学家将告诉你，绝无可能找到证据表明生命最初出现时地球是什么样子，或者生命是怎样开始的。”这一奥秘构成了有史以来最大的科学侦探案例之一——迄今为止，这个奥秘还没有得到解决。很难有过硬的证据做依据，数十个基本问题需要回答，其中包括：在生命开始之前，地球上的环境如何？有哪些元素存在？什么过程曾作用于这些元素？什么是生命的原始构件？
数百年来科学家都在试图判断，生命体有没有可能从无机物中自发产生。亚里士多德确定那是有可能的，接下来的世纪里，科学家试图证明通过何种方式能够或者不能够有生命体自然发生。到了19世纪，巴斯德似乎终于提供了明确的答案：不可能。通过修正前人实验中的错误，巴斯德表明，完全无菌的无机溶液不会产生任何生命迹象，即使生命所需的所有条件都能满足（如温度合适、氧的存在等）。他的技巧是利用一个特殊的曲颈烧瓶以阻止植物或霉菌孢子等污染物的进入，但却保证了正常的大气条件。不过，巴斯德的结果也许并不适合于所有的时期。
米勒正在检验他在1953年的实验里所用的装置。20世纪50年代初有一位年轻的研究生，名叫米勒（Stanley Lloyd Miller，1930—2007），首次通过实验取得了突破性进展，得到了生命起源所需要的某些化合物，当时米勒正在芝加哥大学尤里（Harold Clayton Urey，1893—1981）的指导下做博士论文。尤里是美国著名化学家，1934年由于发现重氢（氘）荣获诺贝尔化学奖。这些年来，尤里对地质化学、行星的形成和地球早期的大气条件发生了兴趣。他还开始对巴斯德关于“自然发生”不可能的明确断定表示怀疑。尤里和米勒考虑，巴斯德如果不是等待四天，而是等上数十亿年，正如地球当初等待生命的起源那样，结果又会怎样呢？如果不是在现代氮气和氧气共同存在的条件下，而是在原始大气的情况下，它在最初的地球上曾经存在了数十亿年之久，情况又会是怎样呢？如果不是盛满溶液的烧瓶，而是充满无机分子的海洋，情况又会如何呢？
首先，尤里有理由相信，地球的原始大气与今天的大气有显著不同。他估计原始大气很可能由甲烷（CH4）、氨（NH3）和水蒸气（H2O）之类的含氢气体组成。于是，在尤里的指导下，正当克里克和沃森为双螺旋的结构而奋斗时，米勒也在从事生物学历史上的里程碑实验，其目标是要模拟想象中的早期地球情景。他假设某个时间，巨大的气体云团曾扫过动荡不安的行星表面，天空中闪电不断——甲烷、氢、氨和水的气体分子在来自太阳的紫外辐射（因为还没有形成臭氧层）的作用下发生化学反应，这段时期大量无机分子随着雨水降落在地球的浅海中。尤里和米勒想象，在这样的情况下，这些前生命基本分子互相碰撞，最终形成更长、更复杂的有机分子，如氨基酸、蛋白质和核苷酸等。在这一系列想象的事件中，这些分子最终变得越来越复杂，直到出现能够自我复制的核酸。
在这一设想的小规模模拟场景中，米勒得到了一个含氢的“大气”，其中部分是氨和甲烷，它们飘浮在盛水的烧瓶里，其中的水经过仔细消毒和纯化。在这锅含有气体和液体的“原始汤”里，他又引入电荷以模拟紫外辐射。在地球历史的稍后阶段，植物开始进行光合作用，并且产生氧，氧又反过来形成了上层同温层的臭氧层，而臭氧层保护覆盖的区域免受太阳的紫外线照射。但是，在开始时，米勒和尤里推理说，必须要有大量的紫外辐射才能启动这一生物学过程。还有，到那段时期为止，没有自由氧，却有大量的氢。米勒的实验进行了一个星期，最后检测水溶液，他惊奇地发现，除了简单的物质之外，他还生产出了两种最简单的氨基酸，还有迹象表明少数更复杂的氨基酸正在形成的过程中。
当他投入更长的实验时间后，更多的氨基酸形成了；别的研究者也做这一实验，发现结果能够重复。令人惊奇的是，米勒装置中形成的有机分子，与生物体内的分子是同一类型。米勒没有创造生物体，但是他所启动的这一过程似乎正朝着这个方向迈进。也许生命的演化并不是什么不平常的事情，而是宇宙演化过程的一个自然结果。20世纪60年代末，当越来越复杂的分子在外层空间的气体云中被发现时，这一思路变得更加可靠。
1970年，生于斯里兰卡的生物化学家彭南佩鲁马（Cyril Ponnamperuma，1923—1994）在1969年9月28日降落于澳大利亚的陨石中发现了5种氨基酸的踪迹，更是为上述观点带来了更多有利的证据。经过仔细分析，他和他的研究小组找到了甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸、缬氨酸和脯氨酸——这是迄今为止发现的首批地外生命成分。彭南佩鲁马证明，陨石并不是在与地球接触的过程中因为污染而获得这些氨基酸的。显然，它们是在类似于米勒实验里所发生的非化学过程中合成的。
开始时……是黏土
并不是每个人都完全同意米勒的“原始汤”实验就是对这一古老问题的解答。有一类科学家提出了一个有趣的概念，认为生命也许是直接从黏土里产生的。
黏土显然是惰性和没有生命的，它似乎与我们通常想到的生命物质截然相反。但是黏土的物理特性却为生命起源提供了某种合适条件，我们大多数人容易忽视这一点。首先，正如生物学家张在一次访谈中指出的，在地球历史的早期阶段（15亿年前左右或更早），环境显然以无机物质为主。海水肯定最为丰富，但黏土也大量存在。
根据“黏土-生命”设想，开始可能是这样：在早期形成阶段，基本元素氢、氮和碳大量存在。在有机生命所需的成分中，独缺氧。岩石被风化、转移、碾碎，形成土壤，并且成为新的沉积层，形成新的岩石和矿物黏土。在分子水平上，这些黏土具有（而且一直具有）某些特殊性质。它们拥有高度有组织的分子结构，内部充满孔隙，从而为化学反应预留了位置，还可以用做储存、转移信息和能量的途径。
每当环境变迁时，潮湿和干燥交替出现、冰冻和解融相间，风、水和大地不断运动，那些久经考验且特性日益改善的黏土“生存”了下来。苏格兰格拉斯哥大学的史密斯（GrahamCairns-Smith，1931—）1982年在他的《遗传接收和生命的矿物起源》（Genetic Takeoverand the Mineral Origins of Life）一书中最先提出这一理论。他假设，这些黏土也许通过适应性的结构演化或者某种原始“自然选择”的形式逐渐演变。黏土一生命理论主张，这些黏土本身也许就存在着原始生命形式，同时，也为生命出现之前的有机体演化提供了一种模板。史密斯认为，晶体形成过程中所出现的缺损结构就像是一种矿物遗传系统，它为模板的复制提供了一种途径。他还假设，模板能够以经典的进化形式把这些缺损（某种程度的突变）传递给后代。
用黏土作为脚手架，在矿物分子的基础上渐渐形成有机分子。有机分子演变成有机遗传系统，它要比其矿物祖先更有效，最终以“遗传接收”的形式取代了原始的矿物形成体系。就像大教堂一旦建成，脚手架也就不再需要；就像电子计算机中不可能找到木质算盘珠一样，我们在今天的“高技术”有机系统中看不到这一“低技术”生命方式存在过的证据。
围绕着生命起源还有其他理论。有一种理论颇为流行，也受到生物学家萨根的支持。这个理论主张，形成有机分子所需的碳来自地外含有碳的小行星对地球的撞击。正如彭南佩鲁马以及不少人所发现的那样，许多陨石里存在含碳分子——这就使生命的种子遍及整个宇宙的思想更为可信。这一理论就叫胚种论。
但是无论哪个设想更接近真实，在这个领域里做的工作都是既令人激动，又发人深省，它们向许多习以为常的假设发起了挑战：有机物和无机物的截然区分；生命及其进化的本质。
生命过程：生长因子
正当米勒、尤里、史密斯等人就生命起源问题进行研究时，对自然及其基本组成，细胞以及人体的其他方面及其机制问题的研究也在继续进行。20世纪上半叶终于有了巨大的进展，由于改进了着色技术和显微镜技术，细胞的许多精细结构已经得到辨认。关于生命过程的许多基本问题已经开始取得进展。一个事例是列维-蒙塔尔西尼对生长因子所做的研究，她因此获诺贝尔奖，她和其他人发现生长因子对胚胎细胞的生长有重要作用。
列维-蒙塔尔西尼从小就着迷于生理学。她和她的孪生妹妹泡拉1909年4月22日出生于意大利的都灵市。她不顾父亲的反对，进入医学院学习，她的妹妹成了著名艺术家，两人终生保持亲密友谊。（列维-蒙塔尔西尼终生未嫁——她的双姓是对母亲的赞颂。她母亲姓蒙塔尔西尼）。
列维-蒙塔尔西尼在第二次世界大战中完成医学学习，但是在获得学位后却不得不立即隐居起来，以避免被德国纳粹送到集中营里。尽管战争时期很难读到专业杂志，但她还是有机会读到了生理学家汉伯格尔的论文，文中描述的研究激起了她的兴趣，她因此而设计了一个实验方案，只要把鸡蛋藏在自己的卧室里就能进行。她的兄弟吉诺帮助她准备了所需设备，用于考察胚胎发育的最早阶段。这时细胞开始分化，她特别关注的是神经细胞。后来证明，这些正是最终通往诺贝尔奖之路的第一步。“二战”之后，列维-蒙塔尔西尼来到密苏里州的圣路易斯，汉伯格尔正在这里从事研究工作。多年来她都是轮流在圣路易斯和罗马居住。她经常旅游，又在她的研究领域里享有名气，她对神经生长因子（NGF）的实验研究备受推崇，NGF是一种能够促进神经细胞在周围神经系统中生长的物质。1986年与她的学生柯恩一起分享诺贝尔生理学或医学奖。柯恩得奖是因为发现了表皮生长因子，而她是因为发现了神经生长因子。
正当列维-蒙塔尔西尼、柯恩及其他生命科学家继续探索生命过程、化学和生理学时，另有一些生物学家转向处于生命边界的一种令人惊奇并且威胁健康的类生命研究。因为许多理由，它带来了挑战，从而激起研究者的兴趣。
病毒：位于生命的门槛上
在生物和非生物之间的交界处，无处不在、介乎其中的就是病毒，它是一束分子，很像生物，能够自我复制，却又不像生物，只能寄居于活细胞内才能繁殖，必须从宿主细胞获得基本要素。最小的病毒叫做类病毒，在它们的染色体上仅仅携带240比特的信息，相比之下，人体携带有30亿比特。尽管类病毒简单到如此程度，却能在其生命周期里在植物细胞内自我复制，并致植物于严重疾病状态。病毒的种类繁多，不同的病毒对其宿主产生不同的影响，并强迫宿主付出各种代价。
病毒及其在人类中引起的疾病在人类历史的长河中扮演了重要的角色，有许多由病毒引起的疾病，例如天花，可以追溯到2000年前。但仅仅在19世纪八九十年代，我们才知道病毒是一种特殊的实体。今天我们可以有把握地说，我们已经根除了天花，自从1977年以来从未这张照片里显示的是微生物学家赫尔希，他与卢里亚及德尔布吕克由于在病毒的复制机制和遗传结构方面的工作而分享诺贝尔生理学或医学奖。有过该病例报告（除了实验室的偶然事故以外）。但是人体免疫缺陷病毒（HIV）——现在流行的艾滋病的病源——又是另一回事。至今我们还没有能力控制或者理解这种病毒。显然，医学关怀为研究这些处于生命边界上的微小生物提供了迫切的动力。
例如，病毒可以给我们对癌症及其起因和（未来的）防治带来新的认识。病毒有时会通过搅乱宿主细胞，歪曲它的功能和信号，引起癌症。通过辨认这些被歪曲的功能和信号，我们从分子的角度对癌症有了新的认识，并且为新的治疗方法提供了途径。在台湾进行的一项崭新的计划中，给63 500名新生婴儿接种疫苗，以防治乙型肝炎病毒，根据1996年9月出版的《10年追踪调查》，这一接种疫苗的结果，使85％的潜在患者得到了防治。
但是病毒也提供了一种样品，让我们了解有机体在最简单水平上的运作机理，于是它们给研究者提供了一扇理解更复杂的生物的窗口。
正如微生物学家德尔布吕克在1949年所写：“任何活细胞都携带有它的祖先数十亿年摸索所取得的经验。”［德尔布吕克和微生物学家赫尔希（Alfred Day Hershey，1908—1997）及卢里亚由于在病毒遗传结构方面的工作而荣获1969年诺贝尔生理学或医学奖。］如德尔布吕克暗示，从这些水平上进行观察，我们了解到了许多东西，我们还将继续询问并且探索这些问题：什么是病毒？它们是活的吗？它们看起来像什么？是不是有许多种不同的病毒？是不是每一种病毒都引起一种特定的疾病？病毒是怎样引起疾病的？病毒是怎样自我复制的？我们从病毒中学习到哪些知识可以运用于人类？
20世纪30年代时，科学家同意用“病毒”一词表示能够穿过细菌过滤器的任何媒介，今天这一定义仅仅局限于亚微观的媒介（小于0．3微米）。所有病毒都需要宿主细胞，以便自我复制，这一寄生行为往往引起宿主细胞的死亡或变化，这就是为什么大多数病毒会引起疾病的原因。
20世纪30年代还有两大事件推动了对病毒及其特性的认识。第一件，1935年斯坦利（Wendell Meredith Stanley，1904—1971）表明病毒可以采取结晶形式。第二件，德国电气工程师鲁斯卡（Ernst August Friedrich Ruska，1906—1988）引进了新的工具——电子显微镜。它利用的是电子束，而不是可见光。仪器的强大聚焦能力使分辨率一下子增大了400倍，后来很快又得到了改进。（鲁斯卡由于这一工作获得了1986年诺贝尔物理学奖，这一奖励晚了点。）到了20世纪40年代末和50年代，放大倍数增加到了100 000倍，可以分辨小到0．001微米直径的物体。从1959年到1961年，芬兰细胞学家威尔士卡（Alvar P．Wilska）和法国细菌学家杜波依（Gaston Dupouy，1900—1985）设计了一种方法，使得病毒的各个部分可以立体展示，随后用电子显微镜对活病毒进行观察。现在电子显微照片可以使科学家看到病毒的微观世界，而在以前他们只能依靠猜测。
研究者发现，病毒的核心是包含遗传信息的核酸，围在外面的蛋白质则提供保护机制。有的外壳的形状有点像网格球顶，由20个等边三角形的面组成。有些病毒利用DNA作为遗传密码的载体（正如非病毒的生物体那样），有些则利用RNA。
至于病毒是否具有生命力的问题，争议仍在进行之中。它们具有活细胞的许多特性，而且可以和生物体一样运用同样的遗传密码——如果不是这样，它们就无法成功地依赖细胞生活。它们按照计划发挥功能，并且能够在一个细胞的范围内安排自己的复制。和其他生物体一样，病毒会演变，并且能够适应周围环境的变化。这些特性描述的难道不是最简单的生物吗？或者，它们描述的难道不是一个极其复杂的分子系统——一群化合物吗？
逆转录病毒
逆转录病毒最早大约是1908年在小鸡身上遇到的，它们使鸡患上白血病，但是最初没有人想到它们会有如此不可思议的生命周期。后来证明，逆转录病毒遗传信息的载体原来是由RNA，而不是由DNA组成的。逆转录病毒起先被称为RNA病毒，它产生DNA复本，或者叫前病毒，而前病毒又转录为RNA病毒。（这是逆转，因此叫做逆转录病毒。）1970年梯明（Howard Martin Temin，1934—1994）和巴尔的摩（David Baltimore，1938—）分别宣布在病毒粒子内部发现一种酶——逆转录酶——使得遗传信息的流动方向是从RNA到DNA（与大多数细胞中发生的转录正好相反）。这一过程对于某些病毒复制至为关键。它还提供了一种新的工具，允许分子生物学家把任何RNA样品复制为DNA。对于20世纪70年代基因克隆和遗传工程的革命来说，这也是关键的一步。研究逆转录病毒所获得的知识构成了对癌症的现代理解的重要基石。
逆转录病毒附着在宿主细胞表面的特殊接收器上，然后钻进宿主细胞的细胞质。在那里，这个鬼鬼祟祟的入侵者脱掉自己的保护外壳，通过逆转录，把它的RNA转为DNA双链。双链的DNA又转移到核内，整合到宿主细胞的染色体（或基因组）中。整合后的DNA产生一个DNA复本（叫做前病毒），它又转录成病毒RNA。现在病毒已经被宿主细胞的后代继承。在细胞的正常复制过程中，当RNA来到核外，进入细胞质中的核糖体，翻译成为蛋白质时，某些酶与细胞质中的病毒RNA相结合，并且转移到细胞周围的质膜上。这就启动了增殖过程：病毒颗粒从被感染细胞的质膜那里借来外壳，把自己团团围住，离开细胞表面，寻找新的宿主细胞，于是开始了下一次循环。
有些逆转录病毒并不杀死宿主细胞，这些宿主细胞在它的DNA结构中携带前病毒，不断复制和繁殖。其他的逆转录病毒则引起宿主细胞发生变化，产生肿瘤。第三类包括艾滋病病毒，它们杀死宿主细胞，而其作用机制和采用的手段至今仍不完全清楚。
尽管其他逆转录病毒通常都不是不能控制，但艾滋病病毒却是过去二三十年里研究者面临的最大挑战。事实证明它是一个诡秘、顽强和险恶的对手。
鬼祟而阴险：艾滋病的故事
20世纪70年代末，纽约和旧金山的医生们开始遭遇到一些不同寻常的真菌感染病例以及一种被称为卡波西（Kaposi）肉瘤的罕见癌症。80年代初，佐治亚州亚特兰大的疾病控制中心（CDC）有一位名叫福特（Sandra Ford）的技术人员注意到，大量的卡氏肺囊虫肺炎病例突然出现，这是一种罕见的肺炎，通常只是袭击免疫系统衰竭的病人，以前大多数是癌症化疗后的副作用，但是现在却出现在健康人的身上。
于是疾病控制中心开始进一步关注，结果找到了大约500个曾经报道过的神秘疾病的事例——一种致命的折磨摧毁了受害人的免疫系统。最早知道的病例中，五分之四是同性恋男子和双性恋男子，于是起初这种疾病叫做与同性恋有关的免疫失调，但是这一名称很快改为获得性免疫缺陷综合征（Acquired Immune Deficiency Syndrome），或者简称艾滋病（AIDS）。在20世纪80年代初，这一现在已经广泛知晓的疾病相对还是比较隐蔽。但是到了1982年底，美国30个州已经报告了800个以上这样的病例。
后来在1985年8月，据新闻透露，著名的电影明星哈德森（Rock Hudson，1925—1985）也得了艾滋病，不久他就死于这种疾病。现在艾滋病突然成了公众谈虎变色的话题，随着受害人数的迅速增加，成了极其严重的问题。不久就澄清，这种病不只限于男性同性恋者。自从20世纪70年代末以来，它一直在非洲和亚洲的人口中蔓延，研究表明，1992年非洲的一些地区估计有5％～20％的有性行为的成年居民受到感染。再有，到了1992年，艾滋病成了南北美洲、西欧和撒哈拉大沙漠以南非洲地区主要城市中育龄期妇女（在20至40岁之间）死亡的第一原因。更有甚者，研究表明感染了艾滋病病毒的妇女所生婴儿中，24％～33％会得艾滋病。
问题的紧迫性最终得到了公认。是什么引起了艾滋病？它是怎样传播的？怎样才能治愈，或者得到控制？此时人们已经清楚，艾滋病是一种传染病，并很快就认识到有一种叫做艾滋病1型的病毒很可能是罪魁祸首［1983年分别由法国巴斯德研究所的蒙塔尼亚（Luc Montagmer，1932—）和美国健康研究中心的研究员伽罗（Robert Gallo，1937—）发现］。这种病毒事实上完全依赖血液或精液传播，尽管研究者在其他一些体液中也发现了艾滋病病毒。这些体液包括唾液、眼泪、尿、母乳、脑脊髓液以及某些子宫颈和阴道的分泌液。起初，艾滋病病毒有时经输血传播，并且在某些情况下，通过治疗血友病所用的凝血剂传播。最早的一种防治措施就是测试血液供应和凝血剂供应，以防止艾滋病1型（HIV-1）病毒，结果，这种感染源在1985年终于被切断了。
1983年1月，美国出现了异性恋受害者的首例报告，他们共用静脉注射器注射毒品。疾病可以通过微量的被感染血液传播，事实上，当吸毒者把用过的针从一人转到另一个人时，针上的一滴血就足以传播艾滋病。静脉毒品使用者很快就被公认为是这种疾病的主要危险人群。
艾滋病病毒攻击宿主的免疫系统，从而导致宿主死亡。免疫系统是身体的一部分，专门用于对付病毒、细菌和其他入侵者，以抵御疾病和感染。艾滋病病毒附着在宿主细胞表面的特殊接受器上，钻进细胞内部，在里面复制，再杀死细胞。艾滋病病毒最喜爱的接受器，是人体免疫系统中的重要成员，叫做CD4 T细胞。CD4 T细胞识别血液中外来的攻击者，帮助系统中其他细胞制造抗体。它们还帮助第三种类型的细胞发展成为效应T细胞。所以，CD4 T细胞的损失对免疫系统的另两个部分具有破坏性作用，既影响抗体对付进攻的病毒，又影响效应T细胞的产生。
死亡并不即刻到来，事实上从感染病毒到发展成艾滋病，可能要经过数年或者更长时间。在此期间，感染者可能是一个不为人知的病毒携带者。在20世纪90年代初，有一个估计数字是美国感染艾滋病病毒的人在100万至150万之间。一旦艾滋病发作，疾病的进程有可能缓慢变化，但最终结果总是一样的：由于免疫系统虚弱，人很容易得病，在与偶得的疾病反复较量之后终于死亡。据报道，1981年到1991年之间美国有19万例艾滋病患者，其中12万人死亡。到2000年，全世界感染艾滋病病毒的人数达到3470万。世界卫生组织报告，在1981年到2000年底之间，死于艾滋病的人数达2180万。
是什么使得艾滋病1型病毒如此不寻常地具有致死效应？因为它把自己伪装成身体的一部分，然后使免疫系统的关键组成部分T细胞无法识别。要找寻一种治疗方法特别难，因为HIV病毒轻易就会“变脸”，从而产生抗药性。然后，变异的新病毒继续兴风作浪，并以新的形式复制，不受药物影响，也不被人体免疫系统识别。
有好几种药剂已经被发现，对疾病可以起到延缓进程的作用，其中包括迭氮胸腺嘧啶核苷（AZT）和双脱氧肌苷（ddI），尽管它们具有许多毒副作用；人们迫切想要攻克这一顽症，但是工作极为艰巨。艾滋病病毒比起大多数流感病毒来，变异要快1000多倍，要研制一种战胜它的疫苗或者药剂，正如有些科学家说的，“就像试图击中活动靶子一样”。再有，大多数疾病的治疗都试图激励人体本身的免疫系统来取得胜利。但是在艾滋病中，免疫系统正是受到攻击的系统。然而，1993年2月，在实验室里研究艾滋病的研究者发现，某些药剂的组合，特别是一种特殊的三重组合，对病毒产生了有希望的效应。尽管病毒还能够像往常那样变异，以便产生抗药性，但是新型病毒有时却不能复制。这就意味着，一旦特定的病毒寿终正寝，它将绝后。如果这一过程不断重复，经过较长的时间并且一直持续下去，病毒最终有可能在它的宿主体内死亡，战争就会胜利。但是到了10月就发现，这一三重组合策略并不总是有效。有时病毒会抵制复合药剂，从而继续生存和复制。事实上，在其他研究者所做的实验中，这一策略并不奏效；变异的病毒看来还能够生存，继续它的正常生命周期。所以，三重组合的药剂并非病毒失效的必要条件。没有找到任何可用疫苗，尽管做出了种种努力，但前景不容乐观。正如一位研究者所警告的，由于这一病毒的特性，疫苗可能事与愿违，把免疫系统本身误认为有待攻克的病毒。因此至今还没有治疗艾滋病的魔弹。
迄今为止，艾滋病依然是人类抵御疾病的一场巨大失败。在医学领域，由于一个世纪来科学的杰出成果，我们盼来了磺胺类药物、青霉素和各种免疫接种，从而享受到历史上从未有过的高寿和多育的人生。我们能否找到一种方法来战胜这一微小而有非凡变异能力的致命杀手？只有时间可以做出回答。
与此同时，我们抵御艾滋病的最好方法就是通过教育。如果我们能够成功地避免艾滋病毒从一个宿主传到另一个宿主，最终它将不再流行。这一计划的关键是要让每个人都知道，没有保护的性关系（“不安全的性行为”）和静脉注射吸毒（特别是共用针头）是极其危险的行为。这是三种最容易传播艾滋病病毒途径中的两种。（第三种途径是分娩时从母亲传给婴儿。）研究已经表明，一旦传染上了艾滋病病毒，宿主最终将会发展成艾滋病，因此而死亡。但是，只要避免危险行为，每一个人（除了受感染的母亲出生的孩子）都可以保护自己。
对于无数饱受折磨的个体来说，他们依然怀有治愈的渴望。还有更多的人可能在未来的岁月里遭遇这种疾病，因此对于有效的疫苗接种和治疗方法的祈求从未终止。研究仍在进行中。
遗传工程的诞生
尽管艾滋病研究领域进展缓慢，但其他领域的重大成果却是层出不穷。20世纪中叶，克里克和沃森在分子水平上做出的突破，大体上与其他生物学家的研究齐头并进，这类研究针对的是一类有趣的特殊病毒，它们专门攻击细菌。这类病毒的名字叫做噬菌体（“细菌的食客”），它们有着非同寻常的特性，最终导致发现把遗传物质从一种生物体转移到另一种生物体的途径。这些机制的揭秘和新技术的结合，导致出现了这一世纪最令人称奇的一项科学进展——遗传工程。
不过研究起始于细菌而不是它们的寄生物。莱德伯格（Joshua Lederberg，1925—2008）在1952年开创了这条途径。他注意到细菌通过配对结合，过程类似于复杂有机体的性交，来交换遗传物质。莱德伯格还观测到有两种不同的类型，他称之为M和F。F菌株都含有他称为质粒的一种物体，会把质粒传递给M细菌。后来证明，质粒含有遗传物质，这是海斯（William Hayes，1918—1994）第二年发现的。几年前刚刚搞清楚遗传密码是由DNA携带的；质粒似乎是一种环状DNA，从细菌染色体的DNA中游离出来。
这一发现为解决医药领域中正在面临的问题提供了立竿见影的帮助。20世纪30年代和40年代发展起来的磺胺药物和抗生素已经运用多年，许多细菌对它们产生了抗药性——难以遏制的流行病又开始卷土重来，特别是在医院里。1959年，有一组日本科学家发现，抗药性的基因是由质粒携带的，一个细菌可以有数个质粒复制件，然后从一个细菌传递给另一个。如果把少量具抗药性的细菌引进一个群体，就会使整个群体迅速地也具有同样的抗药性。
与此同时，早在1946年，正独立对噬菌体进行研究的德尔布吕克和赫尔希发现，来自不同噬菌体的基因可以自发重组。瑞士微生物学家亚伯（Werner Arber，1929—）对这一奇异的突变过程进行了详细观察，做出了惊人的发现。细菌在与敌对的噬菌体作战时采取一个有效的方法：它们用一种酶分解噬菌体的DNA并限制噬菌体的生长，这种酶后来就叫“限制酶”。噬菌体不再活跃，于是细菌继续自行其是。
到了1968年，亚伯已经可以把限制酶定位，并发现它仅位于那些含有特定核苷酸序列的DNA分子上，这些核苷酸序列恰是噬菌体的特征。
亚伯密切观察内在的机制：被分解的噬菌体基因会发生重组。他发现，一旦分裂，DNA的分裂端就是“黏性的”。也就是说，如果细菌的限制酶不在场，不去阻止重组的发生，则在同一位点已被分裂的不同基因将会重组，如果把它们放在一起的话。重组DNA——也就是说，来自于不同物种的DNA碎片通过人工方法而合并——的诞生呼之欲出。
接踵而来的是，1969年贝克维斯（Jonathan Beckwith）及其合作者第一次成功地分离出了单个基因，这是细菌中与糖的新陈代谢有关的一种基因。看来一切已准备就绪。
20世纪70年代初，美国微生物学家内森斯（Daniel Nathans，1928—1999）和史密斯（Hamilton Smith，1931—）拿过接力棒，开始培育各种限制酶，它们能够在特殊位点上切割DNA。1970年史密斯发现一种酶，能够在一个特殊位置上切断DNA分子。内森斯进一步研究这个过程，找到了制备各种核酸片段的方法，研究了它们的特性和传递遗传信息的能力。现在研究者真正走上了重组DNA之路，这就是说，先是分离出核酸，然后使它们以不同形式重组。史密斯和内森斯由于他们的划时代发现而荣获1978年诺贝尔生理学或医学奖。
1973年柯恩和波亚尔（Herbert Wayne Boyer，1936—）把两种技术——一种技术是把限制酶定位于质粒，另一种技术是分离特殊基因——结合在一起，又导致了一个非凡的突破，这就是所谓的遗传工程。他们先是切断从大肠杆菌中发现的质粒，然后把来自不同细菌的基因插入质粒的缺口。再把质粒放回大肠杆菌，于是细菌又像平常那样复制，但复制得到的细菌却变换成了别的细菌。这是一个令人惊奇、功力无比的绝技。其他科学家在随后几个月里纷纷投入研究，他们用其他物种重复这一过程，把果蝇和青蛙的基因插入大肠杆菌。
但并不是每个人都认为这是好主意。1974年伯格（Paul Berg，1926—）和其他生物学家在美国国家科学院的支持下召开了一个会议，拟定了一份指导方针，要求遗传工程应该受到严密控制。从那时起，双方的关系一直处于紧张之中，一方希望进一步探讨遗传工程；另一方则担心会产生不良后果并希望对它有所控制。
但是到了20世纪80年代，遗传工程师成功地生产了好几种特殊的蛋白质，满足了某些病人的需要，如人体生长激素、胰岛素、白细胞介素-2和血液凝固溶解剂。它们还可用来生产乙肝疫苗和改善器官移植受体组织的性能。这些产品大多数是在大型发酵罐里生产的，处于严格控制的环境中，这样一来，对这类遗传工程的反对意见有所减少。再有，遗传工程已经成功地给某些遗传性疾病，例如亨廷顿氏病或杜兴肌营养不良症，定位了基因标志。
1952年，当美国生物学家布里格斯（Robert William Briggs，1911—1983）和金（ThomasJ．King，1921—2000）成功地实施了一项精细的手术时，一个新的探索领域从此打开。他们移走了一个细胞的核，核里含有全部的遗传物质，取而代之的是另一个细胞的核，这就是被称为核移植过程的诞生。
15年后，英国生物学家古尔顿（John Bertrand Gurdon，1933—）在1962年成功地克隆了一个脊椎动物，这是以前从未有过的壮举，他从南非有爪树蛙的肠细胞中取出核，把它移植到同一物种未受精的卵（卵细胞）中。于是，一个新的、完全正常的个体开始发育了——原初意义上的克隆。
从古尔顿的突破，到其他人于20世纪70年代在基因和染色体水平上的突破，对生物体在最基本的水平上如何发挥作用的问题取得了新的认识。
当科学家对基因和DNA了解更多时，在遗传控制方面就有了各种各样的新前景。控制遗传特征的愿望自古有之——只举几个例子，种小麦的农民、马匹的驯养者和养鸽爱好者，多少个世纪来都通过杂交来得到所需的动植物品种。然而现在，围绕基因水平的干预——所有类型的遗传工程都是如此——成了有争议的课题。转基因食品带来了安全性问题，转基因种子的不必要播撒带来了环境安全的担忧。随着非洲国家拒绝廉价的转基因食品——因为他们担心，进口转基因种子会污染当地农作物从而失去他们在欧洲的农产品市场——冲突就成了一个政治性难题。
随着人类基因组工程的完成，另一条通向遗传工程的途径——干细胞研究和基因治疗——有了更完备的知识基础。基因治疗的着眼点在于处理或治疗已经确认的近3000种遗传病症。对于许多患者来说，如果没有治疗，将会终生处于痛苦之中，并且常在年轻时就会死去。尽管现在基因治疗还没有被认可为医学治疗，不能用于诊治疾病，但是它正在进行必要的临床测试和安全及功效试验。科学家都很乐观，认为它终将是治疗遗传性疾病的有力新工具。
但是，干细胞研究则面临着伦理争议，因为干细胞（从尚未分化的胚胎中取出的细胞）极为适宜于遗传工程目的，这时胚胎就成了这一过程中的牺牲品。初生胚胎尽管非常幼小，某些团体还是把它看成是个体生命，因此他们认为，一旦进行干细胞研究，个体生命就失去了。在核移植技术运用领域，也遭遇伦理问题，当细胞核被放入一个已经去核的卵中时，在某些团体看来，一个潜在的生命已经遭到破坏。
这就是为什么一只名叫多莉的绵羊在1997年出生时成为如此轰动新闻的原因。
一只著名母羊的生与死
1997年2月，苏格兰爱丁堡市附近罗斯林研究所的研究者宣布了一件新闻引起了巨大的反响，他们宣布一只名叫多莉的绵羊去年夏天出生，正在享受健康的生活。但是这只年轻的母羊非同寻常。它是母亲的克隆。它的母亲是一头6岁的成年羊。这是第一例成功地由体细胞克隆而成的哺乳动物——不是从干细胞。科学家曾经多次尝试运用体细胞克隆哺乳动物，但都没有成功，许多人认为它做不成。多莉正好说明他们锗了。
世界上第一只成功地利用成年细胞克隆的绵羊多莉。在这里显示的多莉正下它的羊羔邦妮在一起。邦妮是自然受孕和分娩的，完全正常。不幸的是，1996年出生的多莉只有6年的短暂寿命。无可否认，克隆不是正常的生殖过程。尽管多莉看上去完全正常，它却不是来自正常的卵，也没有精子参与。多莉只是它母亲的复制品，它母亲提供了DNA。多莉没有父亲。这一事件的诡异色彩使一些人不安，但是也有许多人充满信心，认为克隆不仅可行而且安全，并且不涉及胚胎干细胞的运用，这一技术有可能用在人的身上。多莉在各方面都是一只完全正常的绵羊——决不是拼凑糅合而成。1998年，它和一只威尔士山羊正常交配，生下了邦妮，一只正常的6．7磅重的羊羔。
令人悲哀的是，多莉于2003年2月14日6岁时因呼吸道疾病而死去。科学家认为，它的早死是由于快速老化造成的，因为它的生命开始于成年细胞，老化过程已经在其中进行了好几年。然而，罗斯林研究所的研究者们在胚胎学家维尔穆特（Ian Wilmut，1944—）的领导下，已经做成了不可能之事。也就是说，他们做成了当时所有人都认为是不可能成功的事情。其他研究者曾经试过，但都以失败告终。
于是，到了1997年，遗传工程及其伦理问题突然成为众矢之的。随着多莉的诞生，许多“如果一怎样”的问题立刻变得更为真实。今天仍然众说纷纭——不仅针对克隆、它的正负效应以及未来影响，而且还涉及整个遗传工程领域。争论围绕着遗传工程的方方面面。人们关注遗传工程用于植物、食物、病毒、濒危物种和人体治疗等方面问题。多莉戏剧般地第一次把这些问题和争论带到了公众的面前。
公共政策很快就作出了反应。美国总统克林顿（Bill Cliton，1946—）立即要求制定法令，禁止在美国进行人体克隆实验。世界上许多国家都明令禁止人体克隆。当操纵基因的科学知识和技术越来越进步时，问题也变得越来越复杂。1998年，19个欧洲国家签署了第一份国际性条约，禁止人体克隆。2001年8月9日，美国总统布什（George Walker Bush，1946—）宣布决定，限制人类干细胞研究获得联邦研究经费。
与此同时，罗斯林研究所的维尔穆特小组及其他研究成员继续探讨在动物中运用克隆技术。在宣布多莉出生的同年，罗斯林研究所宣布了波莉的诞生。波莉是第一头使用核转移技术的克隆羊，它带有人类基因。但是，波莉是用绵羊胚胎的纤维原细胞——而不是体细胞——克隆所得。波莉是用这一技术得到的五只中的一只，这五只绵羊中有两只具有人类基因，这就在理论上可以用于治疗人类遗传疾病。例如，基因可能诱导母羊的乳汁中产生有助于血友病患者凝固血液的蛋白质。
在科学与公众的争议声中，基因工程经历了一番风风雨雨的洗礼。许多人担心，生怕这样的实验会把遗传工程产生的细菌释放在周围的环境里，甚至显然是无辜的产品，例如转基因马铃薯都具有负面的公众形象。但是，只要恰当使用，遗传工程可以成为干预我们生活和健康的有力工具，无疑它是20世纪最重要的发现之一。
人类是从哪里来的
从土耳其南端到莫桑比克，蜿蜒于七个国家的大裂谷就像一条边缘粗糙的伤疤，跨过东非的大量干旱土地。荒凉、炎热、难以接近、狂风劲吹，这块岩石遍布、到处都有裸露着的古代地质层的荒地，成了寻找人类历史的宝地。在这里有好几座古老的湖床，附近发现了大量几千万年前的骨骼。这些骨骼原来埋葬在古老岩石和沉积层之下，伴随着断层的移动而露出地面，又被常年风吹侵蚀。最后，被一位路过的训练有素的古生物学家拾起，对于那些形状奇特、似有奥秘的碎片，他总是格外警觉，见到了就会把它们带回来、进行编号登记——然后进一步寻找其他骨骼，如果可能的话，再寻找工具以及其他生活方式的证据。
在这块土地上工作并不容易。要把人科动物——指的是我们以及我们两腿直立行走的祖先——的历史拼凑在一起，要求具有敏锐的眼光、耐心细致的双手、不同专业的科学家们通力合作，以及最重要的是，热爱这一事业，不在乎批评。古生物学是最有争议的学科之一，因为古生物学家必须从骨头碎片和支离破碎的证据中作出结论，科学界同行看不起他们的理论，因为非此领域的科学家认为这些古生物学家证据不足，推论太多。即使他们内部也难达共识。他们的工作是探究最棘手、最带感情色彩的课题：寻找人类和猿猴属于同一祖先的证据。
当达尔文第一次提出这一思想时，据说伍斯特主教的夫人曾经声明：“让我们希望这不是真实的，但如果确实是，让我们祈祷它不会变得家喻户晓。”这样的拙见至今仍有许多人主张。结果，这一得不到问津的职业很难申请到经费，然而还是有一个研究所和一个家庭长期以来获得了公众的关注和支持，他们就是美国国家地理学会和肯尼亚的利基一家。
著名的利基运气
利基（Louis Seymour Bazett Leakey，1903—1972）出生于肯尼亚，他的父母出生于英国，作为传教士来到肯尼亚，因而利基总把肯尼亚视为自己的家。他是一位个子高大、眼睛闪亮、特立独行、富于直觉的人。正是他引导公众从正面评价人科动物，他为此而付出的努力前人从未有过。因而他引来了大量争议。但是利基和他的夫人，考古学家和古人类学家玛丽·尼科尔·利基（Mary Nicol Leakey，1913—1996）一起，改变了人类史前史的整个图景。
玛丽亲自走了许多地方，她建立的系统后来成为这一职业的标准，她还作出了许多发现。她做事有条不紊、认真仔细，恰好与利基的冲动、喜怒无常、仅凭直觉行事的作风构成完美的互补。她曾经声称：“如果我们是同一类人，我们就不会做出这么多成果”。玛丽还是一位训练有素的艺术家，她为利基的出版物绘制了大部分插图。
1959年的一天早晨，玛丽正在坦桑尼亚北部的奥杜韦峡谷遛狗，她和利基一直在那里工作（利基由于发烧返回了营地）。这时，她那双训练有素、警觉的眼睛偶然瞥见了一个东西，就在离地面大约20英尺的一个截面中。仔细一看，原来是一块骨骼，初看上去不像是人科动物的骨头。但是当她刷去泥土看到牙齿时，不由得异常激动。她后来写道：“这一发现使我兴奋异常，不由得急速返回营地，叫起利基。”利基并不像玛丽那样兴奋。他认为这块化石看起来像是南方古猿头盖骨，而他正在找人种化石。
南方古猿最早是1924年达特给他在南非发现的化石起的名字，后来统称为“汤恩”。南方古猿意味着“南部的猿”，但是大多数研究者部分根据南非的布卢姆的更多发现得出结论，南方古猿并不是猿，而是两腿直立行走的人科动物。但利基坚持认为，人类已经走过了一段非常长的时期，而布卢姆和达特的南方古猿尚未古老到能当人类的祖先。但当时很少有古生物学家同意他的主张。
当他们进一步考察遗址时，甚至连利基都难按捺兴奋之情。他们发现，在古人类学家认为遗址的地方，成千上万年以前，一群人科动物曾经在这里安营扎寨。比起曾被发现的遗址，它要更为古老、更为完整并且保存有更多的实物。
在印度洋以西300英里，临近坦桑尼亚的维多利亚湖有一个奥杜韦峡谷，悬壁深达300英尺以上，横穿一个现在早已干枯、满是尘埃的古代湖床，沉积层沿着湖壁暴露无遗，覆盖的时间宽度从更新世早期开始长达196万年。峡谷穿过古代湖泊边岸，露出一层复一层的栖息地，表明人科动物曾沿湖而居。随着湖水的涨落，这些人科动物总是沿湖岸安家，一路迁移，留下遗骸，遗骸被水淹没、被沉积物盖住，偶尔幸运地被附近正在爆发的火山喷出的灰烬覆盖。尽管有机残余都腐烂掉了，但骨头和用作工具的石块都得到了保护，因免于风吹日晒而保存了下来。
在这个地点附近，人科动物吃剩的动物骨头仍然存在，许多骨头被敲裂了，显然是食用者为了吸取骨髓。这里还到处散落有石器——所有这些都位于玛丽发现头骨的附近。再有，岩石中一层一层的火山层也可作为一种新的定年技术，叫做钾氩定年法，这种方法第一次用于玛丽的发现。路易斯为其取了一个名字，叫做“东非人鲍氏种”，它们距今已有175万年之久。按照定义，工具的出现意味着它们是早期的人类。这是迄今为止所发现的最早与工具有联系的人科动物，这一发现从根本上改变了关于人类进化时间表的科学观。大多数科学家没有想到南方古猿会做工具——而利基也不想让它们出现在人类历史的直系中。然而，事实却是这样。
利基保留自己的观点，他创造了一个新物种——东非人，意思是“来自东非的人”。它的全名是“东非人鲍氏种”，用于纪念鲍依塞（Charles Boise），这位捐助人使利基夫妇有可能在此地工作。（利基是一位不知疲倦的基金申请者，后来拿着东非头骨到美国，用这一发现说服了美国国家地理学会资助他。）他有时称之为“咬碎坚果之人”，因其头顶有明显突出的梁，上面附有大块肌肉可以操纵强有力的下巴和巨大的臼齿（取名的理由）。不过，利基最终在命名争斗中败北，这一标本后来重新分类为南方古猿鲍氏种。
与此同时，正当利基夫妇在非洲的奥杜韦工作时，也就是在玛丽发现东非人的前几年，伦敦的大英博物馆安静的大厅里发生了一场闹剧：在古人类学的世界里一场恶意诽谤正在上演。
重忆辟尔唐人
对于1911年英国的古生物学家和人类学家来说，辟尔唐头盖骨的发现是当时发现的所有人科动物化石中最令人振奋的一个，尽管还有些令人困惑。在英国苏塞克斯一个叫做辟尔唐的公共地附近，修建道路的工人们在沙砾坑里发现一具头盖骨，最早是被一位名叫道森的律师所注意。他认为这一定是化石，于是把它拿给大英博物馆的古生物学家伍德沃德看。令伍德沃德惊讶的是这一事实：这个头盖骨与1857年在德国发现的30 000—40 000年前的化石尼安德特人不一样，它没有突出的眉额，更像现代人。他不由得大为好奇，和道森一起来到现场，希望能找到骨骼的其他部分。几天后，道森在不远处发现了一块下颚骨。下颚骨和头盖骨的其余部分一样，都呈褐色，似乎正是同一骨骼的一个部件。但是，头盖骨似乎更像是现代人的头盖骨，而下颚骨却像是猿的。但牙齿又不像是猿的，它和人类的牙齿一样，被咀嚼磨损了。
当研究者试图解释辟尔唐人这些奇怪的特性时，巨大的争论随之而起。伍德沃德把两块碎片——没有面部，也没有下颌关节——当做骨骼证据，放在一起重建一个头盖骨，其头部形状和脑容量正与其类猿下颌相称。与此同时，著名人类学家凯斯爵士宁愿强调，大的脑容量和明显更像人的头颅结构——显然比尼安德特人更进一步——并且下颌构造看上去更不像猿。确切地说，这就是猿与人之间的一环。
实际上，凯斯如此偏爱大脑袋祖先的设想，以至于当达特1924年在非洲发现南方古猿时，他就曾经强烈地质询，它是否能够成为链条中的一环，因为它有一个小的脑袋和类人的下巴，正好与凯斯重建的辟尔唐人相反。凯斯在这些事情上是相当权威的反对者。有一次他邀请怀疑者打碎一个已知的头盖骨，然后根据若干碎片他就可以完整地予以重建。
但是直到20世纪50年代初，辟尔唐人的真相才大白于天下，当时大英博物馆的奥克莱（Kenneth Oakley，1911—1981）采用一种新方法，可用于测定古代骨头是否同一年代（这个方法对任何考古挖掘都非常有用）。当奥克莱用他的放射性氟定年法测试辟尔唐人的下巴和头盖骨时，发现头盖骨比下巴骨要早好几千年。正如一位科学家所证明的，除非“人死了，但他的下巴骨还继续活了几千年”，这两个碎片显然不属于同一个体。
更为深入的考察发现了更多的东西。后来证明，下巴骨原来属于一只猩猩，曾经修补过，牙齿用锉刀锉过，以便看起来像人牙，连接处有些破损从而不易看出破绽。两块碎片都涂成褐色并一起放置在沙砾深坑里。
1953年11月，奥克莱宣布这一发现，立刻出现了这样的通栏标题：辟尔唐猿人是一场骗局，化石作假使得科学家受到猴子的愚弄。
没有人确切知道谁是这一骗局的始作俑者。道森可能是一个合适的人选：他酷爱化石，而辟尔唐人确实使他的名字列入了科学史册。福尔摩斯的作者柯南·道尔（ArthurConan Doyle，1859—1930）是又一位可能的嫌疑人：他住在附近，热衷于不择手段地嘲弄科学家。但是没有人知道底细。能够肯定的是，一些著名的英国科学家相信这是真的——也许是因为他们不愿再看到，在人类起源早期史的研究中，法国和德国总是独占鳌头，或者也许在某些情况下，大脑袋反映了他们自己的信念，头脑是现代人脱颖而出的显著特性。
在我们这些旁观者看来，这些优秀出众的科学家居然会对（现在看来）如此明显的骗局轻信不疑，实在令人吃惊。但是，正如阿西莫夫针对这类主题所评述的，后见之明当然容易。1911年人们很少知道人科动物的进化——现在掌握的复杂定年法和测试技术，当年的研究者都没有。辟尔唐人可以看成是一个极好的教训，说明一个人多么容易被自己的偏见和假设所愚弄。我们太多地看到我们想要看到的东西，而如果我们真的想要找到真理，我们必须看得更远些。
这场骗局的直接效应就是使古人类学威信扫地。英国议会的一位议员提议解散大英博物馆，凯斯1955年在尴尬中去世，一生良好的职业声誉受到严重玷污。一时间，这一职业的整个科学可靠性都成了问题，人们怀疑，从如此少的证据，怎能作出如此之多精确的推测来呢！
但是科学必定可以自我纠错，它会从错误中吸取教训。第二次世界大战之前，大多数人类学家认为，一个大的脑袋是人科动物最突出的特征之一。人类的虚荣心和辟尔唐人的骗局长时间强化了这一思想。现在辟尔唐人名声扫地，更多的人类学家把注意力放在这一不断增多的证据上，即小脑袋的南方古猿可以直立行走。人科动物的定义现在不再是看脑袋的大小，而是注意腿和骨盆的形状。然而，并不是所有人都同意这样的前提，脑容量仍然占有一定的地位，还有就是工具的使用。
“用手的人”
1961年发现的“咬碎坚果之人”与利基的人类早期史观点不相吻合，就在这一新闻发布不久，他的儿子乔纳森在奥杜韦峡谷又发现了一块头骨碎片，看来像是“高级”人科动物。专家们用钾氩定年法确定其年代约为175万年之久，从现场发现的工具看来，似乎已经有熟练运用双手的能力。于是，这块化石被命名为“用手的人”。
利基的儿子理查德（Richard Leakey，1944—）写道：“这是第一个证据，证明人类谱系的早期成员是南方古猿的同代人，而不是像我们普遍相信的那样是它的后代。”
但是它确实是截然不同的其他物种还是另一个南方古猿，人们为此争论不休。这个区域还发现了其他的碎片，利基一家认为它们属于同一个体的不同部分，但这一鉴定和假设引起了一些异议和批评。
1972年，和理查德一起在肯尼亚的东图尔卡纳工作的尼更奥（Bernard Ngeneo）发现了一个类似的头盏骨，叫做“1470"。后来这一头盖骨其他的碎片也找到了，理查德的妻子玛爱娃（Maeve Leakey，1942—）和一群解剖学家把它们复原。理查德相信这个头盖骨是一个真正人类祖先的最古老化石，因为它的脑容量相当大，年龄测定为189万年（南方古猿和其他人科动物化石则成了旁系）。
与此同时，更多的南方古猿证据在其他地方正在出土。
露西
1974年11月30日，人类学家约翰森作出了一个令人激动的化石发现。他和他的同事在埃塞俄比亚的遥远边区哈达工作，在那里他们挖出了一个迄今最完全的骨骼，距今350万年。现场勘探人员根据骨盆的形状判断，这是一具女人的标本，于是，给她起了一个名字叫露西。尽管不能绝对肯定这是女性（现场周围没有男性骨盆可资比较），但名字却沿用了下来。给她的科学名字是南方古猿阿法种（即使这些化石没有一个是来自南方，只是第一个古猿是在南非发现的。有些人还在争辩，用“猿”来描述是否正确，但是名字已经沿用下来了）。
露西个子很小——直立只有4英尺高——脑袋很小，这就强化了如下的观念，“行走的高个子”先于脑容量的扩大。约翰森发现了一个化石女人的说法不胫而走。然而，正如通常那样，随之而起的是许多争论：关于化石的年龄（也许它只有300万年）、关于玛丽·利基在1 000英里之外发现的化石是不是同一物种（约翰森宣称是同一物种，而玛丽说不是）以及这一化石在人科动物历史上的地位。
在20世纪80年代初，局面相当混乱，80年代的发现虽然精彩，但确实无助于澄清真相。
特卡纳男孩
1984年8月的一天，基穆（Kamoya Kimeu，1940—）正在肯尼亚境内的特卡纳湖边工作，那天他又返回来再次审视昨天在这里路过时看到的犀牛头骨。基穆是和理查德·利基以及沃克（Alan Walker）一起工作的一组专家的组长，理查德·利基现在是肯尼亚博物馆馆长，而沃克是约翰·霍普金斯医学院的成员。从事这类工作需要敏锐的眼光和识别奇异而又能说明问题的形状、颜色或结构的能力，再加上对每一种现象回溯、重审和反思的耐心。
突然一件奇怪的小东西吸引了基穆的眼光：一片小小的头盖骨碎片。第二天全体工作人员都回到那里。黄昏时分他们终于发现了其余的部分，它原来是直立人头盖骨的一部分。他们花了好几天时间把找到的碎片筛选、分类、并黏合在一起。但是大部分仍然找不到。他们决定再找一天。第二天，纯粹是碰运气，居然发现了不少战利品：在一株山楂树底部的乱石堆中，有一枚微细的牙齿片段，还有一些失踪的面骨。大家继续寻找。最后发现的是最完整的直立人骨骼，第一次发现了160万年前的古人。这是一个男孩，大约12岁，站立时约高5英尺4英寸，对于他的年纪，这一高度已是相当令人吃惊了。
黑头骨人
回到1959年玛丽·利基的“咬碎坚果之人”，1985年沃克发现了另一个南方古猿，具有巨大的下颌和突出的眉脊。它被称为“黑头骨人”，因为它的化石颜色是黑色的，在肯尼亚的土坎那湖附近发现，定年为250万至260万年之间。有时称之为“超粗壮人”，这是一种更古老的粗壮型物种，分类学上属于南方古猿粗壮型。在所有人科动物头骨中，它的脑容量是最小的，尽管它并不是已经发现的最早的人科动物。它的眉脊最为突出。根据其巨大的臼齿（是现代人的四至五倍）和附在脊突。七的发达的下巴肌肉来判断，显然已习惯于咀嚼粗硬的植物茎部或者咬碎种子或坚果。它的头部和面部也比其他南方古猿更为向前倾斜。
黑头骨人比南方古猿鲍氏种早75万年的事实暗示，南方古猿粗壮型是人科动物谱系中一个生活了很长时间而且很成功的分支。事实上，1989年理查德·利基对谱系又有新的看法，他的结论是：依据已有证据，要描述人类的确切演化过程还为时过早。
没有解决的奥秘和后来的发现
在最近几十年里，化石记录尽管粗略，但有一点是越来越明确了：南方古猿必须被看做是一个共享重要特性的亚科。它们已经习惯于直立，是具有类人的牙齿和脑袋相对较小的两足动物。它们会使用工具。它们是人科动物祖先的合适候选者。但是到了20世纪末，越来越清楚的是，所谓人科动物的谱系树正在变得越来越不像一棵树，缺乏明确定义的分支和亚分支，倒是更像一株稠密而杂乱的树丛。大量不断发现的新化石和一些已有的发现，在新理论和新技术的重新审查后，表明南方古猿并不是单一的物种，而是生活在500万至390万年前七种明显不同的物种。
这七个物种现在分别命名为南方古猿湖畔种、南方古猿阿法种、南方古猿粗壮种、南方古猿羚羊河种、南方古猿埃塞俄比亚种、南方古猿非洲种和南方古猿鲍氏种。然而还要注意，并不是所有的专家都同意存在七类不同的物种。有人质询这是否囊括了全部，有人认为还应该加上一种。然而，大多数专家都普遍接受这样的观点：南方古猿属于人科动物亚科，这一亚科包括了人类；并且南方古猿的一个物种正是现代人的祖先（具体到哪个物种是人类的祖先专家则有不同意见。）。
更为错综复杂的是，在不同的南方古猿中，专家们对其进化关系达不成共识。只有一点得到了普遍共识，那就是：大约在250万年前，导致现代人出现的进化谱系源于后来出现的南方古猿；大约100万年前，出于未知的原因，南方古猿最近的物种趋于灭绝。
东非的各种发现和最早的人类曾与南方古猿同时占据同样的领地这一共识，引出了许多问题。难道南方古猿和人类没有交配？是人类灭绝了南方古猿？那时发生了什么事情？不过至少我们可以肯定，已知的南方古猿和人类享有共同的祖先。
许多专家认为我们有理由假设，人类至少在200万年前就已经出现在东非，至少与南方古猿中的一个分支（南方古猿鲍氏种）平行发展。这两支人科动物的不同谱系显然至少同时生活了100万年，在这以后，南方古猿显然永远消失了。与此同时，能人这支谱系演变为以后的形式——直立人，直立人又发展成为智人（现代人）。
似乎越来越可信的是，这一谱系树是在600万年前分的岔，在这以后，各种猿、人、人-猿和类-人长期共存。有些专家认为，多至15个人种长时间存在，有些人甚至建议，在1000万年前有10种不同的人种同时存在。目前的证据让我们还无法肯定，他们是和平相处还是互相仇杀，我们也许永远也得不到答案。我们也无法从现有的记录肯定，谁是我们直接的祖先，谁是我们的远亲。
以后还会有更多的故事，在继续探讨人类和前人类之过去的更多线索时，肯定还会出现更多的争论。
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