1932年，著名量子物理學家NielsBohr在壹次國際光學醫學會議上做了題為“光與生命”的演講。他認為物質結構不足以完全解釋生命現象，因此在物理學的基礎上解釋生命之謎可能會缺少壹些基本因素。
1935年，玻爾的壹個學生德爾布呂克寫了壹篇題為《關於基因突變和基因結構》的論文，認為遺傳學只是玻爾認為缺乏壹些基本因素的學科，因為物理學和化學都無法解釋遺傳學的奧秘。德爾呂克曾經與遺傳學家合作，通過用輻射處理果蠅來誘發突變，從而計算出基因的大小。他們發現，壹個基因的大小與最大分子的大小相似，但它具有不同於普通分子的高度穩定性。
關於基因穩定性的討論引起了另壹位理論物理學家歐文·薛定諤(1887 ~ 1961)的註意。
原來，細菌的單個細胞是無法用肉眼進行檢查的，但是單個細菌在固體培養基表面多次細胞分裂得到的上億個細胞可以聚集在壹起，形成肉眼可見的菌落，菌落可以表現出各種相對性。如在含有壹些染料和乳糖的培養基上，能發酵乳糖的菌落呈深紫色，有金屬光澤，而不能發酵乳糖的突變菌菌落幾乎無色；例如，對鏈黴素敏感的細菌不能在含有鏈黴素的培養基上形成菌落，而對鏈黴素有抗性的突變細菌可以在其上形成菌落；比如能自己合成壹種氨基酸的細菌，不能在這種不含這種氨基酸的突變細菌上形成菌落，等等。已經定位在大腸桿菌染色體上的基因有成千上萬個，其中大多數能使細菌在合適的培養基上表現出相對的特性。
在遺傳學研究中，在染色體上定位基因是壹項基礎工作，但不是最重要的工作。突變體可用於研究生物體內的各種生化反應，如氨基酸和維生素的合成。更復雜的代謝過程，如蛋白質合成和DNA復制，部分由突變體儲存。在利用突變體進行這些研究的過程中，如果我們像比德爾和塔頓那樣，等著突變體偶然出現，分子遺傳學不可能發展得這麽快。在這裏，定向篩選突變體的手段起著非常重要的作用。下面簡單介紹壹種常用的方法。
青黴素特異性抑制大腸桿菌細胞壁物質的合成，但不抑制蛋白質等其他物質的合成。因此，在同樣的兩個用大腸桿菌培養的試管中加入等量的青黴素，壹個試管放入冰箱，另壹個試管放入培養箱。兩個小時後會發現，前壹個試管中的活菌數既不增加也不減少，後壹個試管中的活菌數卻大大減少。這是因為培養箱裏的細菌雖然不能合成細胞壁物質，但細胞內的其他物質卻在不斷合成，最後細胞膨脹破裂:冰箱裏的細菌因為溫度的原因不適合生長，所以細胞內的物質和細胞壁物質不再合成，細胞就能保持平衡，避免死亡。利用這壹原理，可以有效地篩選突變體。簡單來說，具體方法是在含有青黴素而非有機物的培養液中培養經輻射等誘變劑處理過的野生型，其中野生型大腸桿菌因能生長而被大量殺死，自身不能合成氨基酸或維生素的突變因不能生長而不被殺死，從而使突變菌得以“濃縮”並易於分離。為了進壹步提高分離突變體的效率，還可以采取壹些輔助措施，比如先將“濃縮”的菌液接種在不含任何氨基酸的固體培養基上，待菌落形成後逐壹標記菌落，再加入只含各種氨基酸的培養基進行培養，這樣第二次生長的菌落就是不能合成某壹種氨基酸的突變體。其他特殊的變種人也可以設計特殊的方法來“集中”。用大腸桿菌做遺傳研究的壹個好處是方便獲得各種突變體。試想，如果這麽多突變體都是偶然發現的，恐怕分子遺傳學時代的到來至少要推遲幾十年。利用大腸桿菌作為基因研究材料有很多優點:培養基簡單，需要在脈孢菌的培養基中添加生物素，大腸桿菌的培養基除了壹種糖以外都是無機鹽；大腸桿菌繁殖迅速，很多實驗隔天晚上才能看到結果；便於大規模培養也是優點。對於復眼色素或其合成中間產物的化學分析，很容易得到幾十或幾百克的大腸桿菌細胞。大腸桿菌的細胞易於保存，有利於大量菌株(細菌中稱為菌株)的基因研究。不用的時候把菌種放在低溫冰箱裏，需要的時候從冰箱裏拿出來，細菌就可以復活了。那麽是誰首先把這麽好的研究材料用於基因研究的呢？故事不妨從萊特的少年時代說起。
在細菌的基因研究還在不斷深入的時候，分子遺傳學大戲中的人物已經陸續登臺。分子遺傳學已經滲透到生命科學的各個領域，並將不斷發展。但是，作為劇本，內容不可能是無限的。這裏的敘述將限於作為分子遺傳學基礎工作的四個方面，這四個方面也是基因工程的基礎:遺傳密碼、基因表達、基因調控和基因突變。