1910年的一天，摩尔根偶然发现在许多红眼果蝇中有一只白眼果蝇。他让红白果蝇杂交，到子二代时，他发现白眼蝇全是雄性的。这说明性状（白）和性别（雄）的因子（即“基因”）是关联的。这一重大发现，说明白眼性状是由性染色体传递遗传的，他把这称为“伴性遗传”。
通过长期实验探索，摩尔根终于肯定地得出了染色体是遗传因子载体的结论。摩尔根的发现为人们探索生物遗传机理开拓了一条新路。以后，在大量实验资料的基础上，运用数学方法，摩尔根和他的学生一起又成功地推断出一对对基因在染色体上的具体的排列位置，绘出了果蝇遗传基因在染色体上的坐落图。1928年，摩尔根的遗传学名著《基因论》问世。在《基因论》中，摩尔根预言基因是一种化学实体。此后，这位科学伟人就离开对细胞遗传学的研究，而去搞他的老本行——胚胎发育学去了。1933年，摩尔根获得了诺贝尔医学和生理学奖。
以后不久，在摩尔根的研究基地——加利福尼亚理工学院，来了一位年轻的德国科学家，名叫德尔布吕克。他看到实验室里正在使用一种“噬菌体”做细菌和病毒研究的材料。这噬菌体的结构非常简单，头呈六角形，头部中心含有DNA。所谓DNA就是脱氧核糖核酸，它和核糖核酸（RNA）一起组成核酸，是构成细胞核的主要成分。噬菌体与其他生物的细胞染色体的基因有一样的物理、化学属性，而且繁殖极快，德尔布吕克觉得用它来研究基因是再好不过的了。德尔布吕克原来是个物理学家，所以他能得心应手地运用物理研究中的放射性同位素标记法，他和生物学家赫尔希等人设计了一套极妙的试验，结果证实DNA才是真正的遗传物质。一门新兴的科学——分子生物学，就这样诞生了。1969年，德尔布吕克因此荣获诺贝尔医学和生理学奖。
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