我在芝加哥大學三年級時，迷上了基因。我原本想當博物學家，向往日後能離開自幼成長的芝加哥南區，到沒有都市塵囂的地方發展職業生涯。讓我改變心意的，並不是某位難忘的老師，而是1944年出版的一本薄薄的小書《生命是什麼？》（What Is Life?），作者是奧地利籍的波動力學之父薛定諤（Erwin Schrodinger）。這本書輯錄了他前一年在都柏林的高等研究院（Institute for Ad-vaudy）發表的數場演講。這麼偉大的物理學家竟會花時間寫生物學的書，引起了我的興趣。當時我和大多數的人都認為，化學與物理學才是「真正的」科學，而理論物理學更是科學翹楚。
以我為例，薛定諤觸動了我的心弦，因為我對生命的本質也很感興趣。當時仍有少數科學家認為，生命仰賴全能的上帝賦予生命力。不過如同我大多數的老師，我也鄙視生機論的觀念。如果這種「生命力」是大自然運作的主宰，我們勢必很難經由科學方法來了解生命。反之，一想到生命可能藉由一本以密碼寫成的指令書而永續長存，就令我神往不已。什麼樣的分子密碼能夠複雜到足以傳遞眾多的生命奇蹟？又有什麼樣的分子秘密，讓染色體在複製時都能複製出一模一樣的密碼？
在薛定諤於都柏林演講的年代，大多數的生物學家都認為，最終科學界會證明蛋白質是遺傳指令的主要攜帶者。蛋白質是由20種不同的建構單元（氨基酸）所組成的分子鏈。由於氨基酸沿分子鏈排列的順序可以說有無限多種，因此原則上蛋白質是有可能隱含造成生命如此多樣的密碼信息的。雖然DNA就位於染色體上，為世人所知也有75年之久，但當時並未將DNA視為密碼腳本的可能攜帶者。1869年，在德國工作的瑞士生化學家米舍（Friedrich Miescher），從當地醫院沾滿膿的繃帶上分離出一種物質，並稱之為「核素」（nu），膿大多由具有細胞核的白血球構成（紅血球沒有細胞核），因此也具有包含DNA的染色體，米契爾等於在無意間發現了DNA的良好來源。稍後當他發現惟有在染色體里才找得到「核素」時，就知道自己有了重大發現。1893年，他寫道：「遺傳確保形態能世代延續，而這一切就隱藏在比化學分子還深的層次。它隱藏在結構化的原子群組內。因此，我支持化學遺傳論。」
然而，數十年後，化學仍無法分析龐大複雜的DNA分子。一直到20世紀30年代，科學家才證明DNA是由四種不同的化學鹼基所構成的長分子，即腺嘌呤（A）、鳥嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）與胞嘧啶（C）。不過在薛定諤發表演說的年代，科學界尚不明白DNA分子上的這些次單位（稱為脫氧核糖核苷酸［deoxyide］）在化學上如何鏈接，也不知道DNA分子的四種化學鹼基序列是否有差異。如果DNA真的是薛定諤所謂的密碼腳本，那麼這種分子應該有極多種不同的形式。不過在當時，一般仍認為整條DNA鏈有可能是由一個簡單序列（例如AGTC）一再重複出現而構成的。
一直到1944年，DNA才成為遺傳界的焦點，當時艾弗里（Oswald Avery）在紐約洛克菲勒研究所（Rockefeller Institute）的實驗室發表報告說，肺炎病菌的外膜組成可以改變。這個結果出乎他和麥克勞德（ Macleod）與麥卡提（Ma McCarty）這兩位資歷較淺的同事意料。
艾弗里的研究小組花了10餘年的時間，持續追蹤英國衛生部科學家格里菲斯（Fred Griffith）在1928年視察到的奇特現象。格里菲斯對肺炎很感興趣，潛心研究肺炎的致病菌——肺炎雙球菌（Pneumococcus）。當時已知肺炎雙球菌有兩種形態，依照它們在顯微鏡下的外觀而分為「平滑」（smooth）的S型與「粗糙」（rough）的R型。兩者不僅外觀不同，毒性也不同。將S型注入老鼠體內，幾天內老鼠就會死去，但是注入R型的老鼠則依舊健康。後來發現S型的細胞有莢膜，可以防止老鼠的免疫系統認出它是入侵者。R型的細胞沒有莢膜，因此會受到老鼠免疫系統的攻擊。
格里菲斯從參與公共衛生的經驗中得知，單一病人身上有時能分離出多種類型的菌株，因此他很好奇，不同類型的菌株在實驗鼠身上會如何交互作用。後來他在一種組合上有了重大發現：當他將加熱殺死的S型菌株（已變得無害）及正常的R型菌株（原本就無害）同時注入老鼠體內時，老鼠會死亡。兩種無害的菌株在混合後，怎麼可能變得致命呢？後來他分離出死老鼠身上的肺炎雙球菌，發現裡面有活的S型菌，線索於是出現。無害的R型菌似乎會從已死的S型菌取得不明物質；無論此物質為何，它顯然會使R型菌在有加熱致死的S型菌存在時，轉型為活的殺手型S菌。格里菲斯從死老鼠身上培育出數代的S型菌，證實這種變化的確存在：這些細菌繁殖成S型菌，如同任何正常的S型菌株。注入老鼠體內的R型菌真的發生了「遺傳」變化。
儘管這種轉型現象似乎與當時的了解相悖，但格里菲斷的觀察結果起初並未在科學界激起太大的漣漪。部分原因在於格里菲斯非常注重隱私，厭惡大型聚會，鮮少參加科學會議，有一次還是在別人強迫下才發表演講。那次他被同事架到計程車上，護送至演講廳，然後以含糊單調的聲調發表演說，談的是他在微生物領域所作的艱澀研究，完全沒有提及細菌轉型。幸好，並非所有人都忽視格里菲斯的突破。
艾弗里對肺炎雙球菌糖衣般的莢膜也很感興趣。他複製格里菲斯的實驗，試圖分離出使R型菌變成S型菌的物質，找出它的特徵。1944年，艾弗里、麥克勞德與麥卡提公布了他們的研究結果：他們以精心設計的一組實驗明確地證實，DNA就是造成這祌變化的「轉化因子」（transf factor）。艾弗里及其研究小組用試管培養細菌，而不是用老鼠，因此更容易在加熱致死的S菌細胞上，找出哪個化學物質是轉型因子。他們有系統地一一破壞經過加熱處理的S型菌的生化成分，看要摧毀哪一種成分，才能阻止轉型發生。
首先他們使S型菌糖衣般的莢膜水解，但轉型仍舊發生，這證明莢膜並非轉化因子。接著他們使用兩種酶（胰蛋白酶［trypsin］與胰凝乳蛋白酶［chymotrypsin］）的混合製劑，這兩種酶都會破壞蛋白質，結果S型菌的蛋白質幾乎全遭破壞。出乎他們意料，轉化仍然繼續發生。他們又嘗試一種會分解核糖核酸（ribonucleic acid, RNA）的核糖核酸酶（ribonuclease, RNase），但是轉化再次發生。RNA也是一種核酸，與DNA類似，而且可能與蛋白質的合成有關。最後他們把目標鎖定DNA，讓從S型菌取出的萃取物接觸會破壞DNA的脫氧核糖核酸酶（deoxyribonuclease, DNase），這次他們總算命中目標，R型菌不再轉型為S型菌，轉型因子就是DNA。
艾弗里、麥克勞德與麥卡提在1944年2月提交研究報告後，科學界反應不一，部分原因在於這項發現太過驚人。有許多遺傳學家接受他們的結論，畢竟DNA在每個染色體上都找得到，它為什麼不能是遺傳物質？但是，也有許多生化學家對DNA分子是否複雜到能儲存龐大的生物信息，表示存疑。他們仍舊認為，最終會證實同為染色體構成要素的蛋白質才是遺傳物質。其實也難怪生化學家會這麼想，因為基本上蛋白質有20個氨基酸字母可以編碼龐大的信息，這要比只有4個核酸字母的DNA容易得多。跟艾弗里同在洛克菲勒研究所任職的蛋白質化學家墨斯基（Alfred Mirsky）更是激烈反對DNA是遺傳物質的說法，不過那時艾弗里已不再活躍於科學界，洛克菲勒研究所強制他在65歲時退休。
艾弗里錯失的，不僅是反擊同事、為自己的研究成果辯護的機會，他也錯失了獲得諾貝爾獎的機會，身為DNA是轉化因子的發現者，他其實很有獲獎資格。由於諾貝爾獎委員會在各個獎項頒發50年後會公布記錄，現在我們已經知道當時阻擋艾弗里獲得候選資格的人，是瑞典籍的物理化學家哈馬斯滕（Einar Hammarsten）。雖然哈馬斯滕的聲望主要奠基於他能萃取出質量絕佳的DNA樣本，但他仍然相信基因是某類尚未辨識出來的蛋白質。事實上，即使在發現雙螺旋後，一直到DNA轉型的機制完全公布前，哈馬斯滕仍堅持艾弗里不應獲得諾貝爾獎。艾弗里於1955年過世，若是他再多活幾年，肯定可以拿到諾貝爾獎。
1947年秋，我到印第安納大學，計畫以研究基因作為博士論文的題目，那時我們經常討論艾弗里的論文。當時已沒有人懷疑他實驗結果的正確性，而洛克菲勒研究所也有更多的研究結果出爐，顯示蛋白質不太可能是細菌轉型過程中的遺傳因子。至此，化學家終於把下一