DNA分子非常長，任何一條染色體內都只有一個連續的DNA雙螺旋分子。一些評論家很愛把雙螺旋跟紐約市電話簿的數據數目或多瑙河的長度相比，好讓人了解這些分子有多龐大。但這幫不上我的忙，因為我對紐約市有多少電話號碼毫無概念，而提到多瑙河只會讓我想起斯特勞斯的圓舞曲，不會想到任何線性長度。
除了性染色體X與Y以外，人類染色體都是根據大小來編號。1號染色體最大，21號和22號染色體最小。在每個細胞的總DNA量中，有8%位於1號染色體內，大約有2.5億對鹼基。21號和22號染色體則分別有4000萬和4500萬對鹼基。即使是最小的DNA分子，例如微小病毒的DNA分子，至少也含數千對鹼基。
DNA分子太過龐大，是早期分子生物學上的一大難題。為了掌握特定的基因（即特定的一段DNA），我們必須設法從朝兩端不規則延伸的極長DNA分子中，把這段DNA分離出來。不僅如此，我們還得設法把它「放大」，才能取得足夠研究使用的樣本。這也就是說，我們需要一個分子編輯系統：要有一把分子剪刀，能將DNA剪成容易處理的片段；再來要有一罐分子膠水，以便操縱這些片段；最後還需要一個分子複印機，以便將剪下和分離的片段放大。這相當於今日的文書處理器功能：剪下、貼上和複製（cut、paste、copy）。
即使在破解遺傳密碼後，要發展出能執行這些程序的基本工具，似乎仍遙不可及。然而，20世紀60年代晚期和70年代初期的一些發現，卻在1973年巧妙地整合，形成所謂的「重組DNA」（rebinant DNA）技術，亦即編輯DNA的能力。這不只是一般實驗技術的精進而已，科學家似乎在朝夕間具備了調整DNA分子的能力，能夠創造出自然界前所未見的分子。我們可以藉由操控支撐所有生命的分子，來「扮演上帝」。許多人覺得這種想法令人不安。恐懼科技的美國著名作家裡夫金（Jeremy Rifkin）就擔憂地認為，每一個新遺傳技術都像是一個「科學怪物」，不過他所謂重組DNA「重要性可與火的發現相比美」的說法，倒是相當貼切。
科恩伯格是首位在試管里「創造生命」的人。如前所述，他在20世紀50年代發現DNA聚合酶，這種酶通過從兩股業已分開的親代股形成互補股的方式來複制DNA。後來他專心研究某種病毒DNA，最終得以用這種酶複製出病毒DNA全部的5300對鹼基。但這個產物不是「活的」；雖然它的DNA序列跟親代一樣，卻不具生物活性。這當中還缺乏某種神秘物質。直到1967年，美國國家衛生研究院的蓋烈特（Martin Gellert）和斯坦福大學的萊曼（Bob Lehman）才同時找到它：一種被命名為連接酶（ligase）的酶，它能把DNA分子的兩個末端「黏」起來。
科恩伯格利用DNA聚合酶來複制病毒DNA，並且藉由加入連接酶，使DNA的兩個衣端相連，讓整個分子形成一個連續環，如同原本的病毒。這個「人工」病毒DNA的行為就跟自然的病毒DNA一模一樣。這種病毒通常在大腸桿菌里繁植，而科恩伯格在試管里製造出的DNA分子也一樣。他只用兩個酶、一些基本的化學成分和用來製造複本的病毒DNA，就創造出具有生物作用的分子。媒體報道說，他在試管中創造出生命，約翰遜總統還因而將這個突破稱為「驚人的成就」。
在20世紀60年代，瑞士生化學家埃布爾（Wemer Arber）對發展重組DNA技術的貢獻，則比較出人意表。埃布爾的興趣不在於研究像生命的分子基礎這類大問題，而在於病毒自然史上的一個疑點。他研究一些病毒DNA在侵入細菌宿主細胞後被分解的過程。有些宿主細胞會把特定的病毒DNA視為外來物質，選擇性地攻擊它們，但不是所有的宿主細胞都如此（否則病毒將無法繁殖）。這過程是如何發生的？原因何在？無論是在細菌、病毒、植物或動物身上，自然界所有的DNA都是相同的基本分子。細菌在攻擊病毒的DNA時，為什麼不會攻擊自己的DNA？埃布爾找到的第一個答案是一群能降解DNA的酶，稱為「限制酶」（restri enzyme）。由於限制酶會切斷外來的DNA，因此只要細菌細胞內有它們的存在，就可以限制病毒的生長。這種切斷DNA的作用是針對特殊序列所產生的反應：特定的限制酶只有在認出某個特別序列時，才會切斷DNA。例如首批被發現的限制酶之一EcoRl，就會辨識和切斷鹼基序列GAATTC。
但是為什麼細菌不會切斷自己DNA的GAATTC序列？這正是埃布爾的第二大發現。在製造以特定序列為目標的限制酶時，細菌也會製造第二種酶，它能以化學方式——在鹼基中加入甲基團CH3——來修飾本身DNA上任何位置的相同序列。因此當限制酶EcoRl大肆破壞病毒DNA的GAATTC序列時，在細菌DNA中經過修飾的GAATTC序列就不會被認出來。
重組DNA革命的下一個大進展，來自細菌的抗藥性研究。在20世紀60年代科學家已經發現，許多細菌不是按照標準方式（通過細菌基因組的突變）對某一種抗生素產生抗藥性，而是經由引入外來的DNA片段來產生抗藥性，這種DNA片段稱為質體（plasmid）。質體是獨立於細菌染色體以外的小段環狀DNA，在細胞分裂期間，跟細菌基因組的其他成分一起複制和傳遞。在特定情況下，質體也可以在細菌之間互相傳遞，讓接收者能快速獲得「出生」時所沒接收到的完整遺傳信息。這些信息通常包含能帶來抵禦抗生素能力的基因。抗生素所造成的自然選擇有利於那些具有抵抗因子（質體）的細菌細胞。
斯坦福大學的柯恩（Stanley ）是研究質體的先驅。他在高中生物老師的鼓勵下，朝醫學領域發展。他剛從醫學院畢業時，原本打算當內科醫生，後來因為不想被征去當軍醫，就接受了國家衛生研究院的研究職位。他很快就發現自己喜歡研究勝於行醫。1971年，他有了重大突破，設計出一種能誘導大腸桿菌細胞自細胞外引入質體的方法。事實上柯恩等於讓大腸桿菌「變形」，如同40年前格里菲斯通過攝入（uptake） DNA，把不會致命的肺炎菌株變成會致命的菌株。不過，柯恩的研究是把含有抗藥性基因的質體，注入先前對抗生素沒有抵抗力的菌株內。這個菌株所產生的後代就會對抗生素具有抗藥性，並且在每次細胞分裂期間，都將質體DNA原封不動地傳給下一代。
波耶跟柯恩一樣，也是學過雙蠓旋的新一代科學家。他對研究DNA充滿熱情，甚至把自己養的一對暹羅貓命名為沃森和克里克。他在大學畢業後會進入細菌遺傳學的研究領域，沒人感到驚訝，他的教練更覺得這是理所當然的事。
到了20世紀70年代初期，製造「重組DNA」的所有成分都已齊備。首先，我們利用限制酶切斷DNA，分離出想要的基因序列；然後利用連接酶把這個序列「貼到」質體內（這時質體就像一張磁碟，內含我們想要的序列）；最後只要把這張「質體磁碟」插入細菌細胞，就可以複製我們所要的DNA片段。細菌細胞分裂時會像複製本身的遺傳物質一樣，也複製含有我們所要的DNA片段的質體。因此，只要把一個質體植入單一細菌細胞內，細菌在繁殖時就可製造出大量我們所選擇的DNA序列。只要讓這個細胞不斷繁殖，最終就可形成由數十億個細菌構成的龐大菌落，創造出數十億個我們想要的DNA複本。這個菌落成了我們的DNA工廠。
1972年11月，剪下、貼上和複製這三個要素終於在夏威夷一場討論質體的會議上會合。當時剛在加州大學洛杉磯分校獲得永久教職的年輕教授波耶（Herb Boyer）出席了那場會議，質體先驅柯恩自然也在場。波耶跟柯恩一樣來自美國東岸，他在賓州西部念高中時擔任過美式足球校隊的前鋒，他很幸運，因為球隊教練正好是他的科學老師。
雖然波耶和柯恩當時都在舊金山灣區工作，但在夏威夷那場會議前，兩人一直沒碰過面。在那個限制酶鮮為人知的年代，波耶卻已是這個領域的專家，他和同事剛找出EcoRl酶切割地點的序列。波耶和柯恩很快就發現，結合他們倆的專長之後，可以將分子生物學帶往嶄新的境界，也就是剪貼和複製的世界。有天晚上，他們在威基基（Waikiki）附近一家小吃店開始夢想重組DNA技術的誕生，還把構想寫在餐巾紙上。他們充滿遠見的未來大計後來被喻為「從腌牛肉邁向克隆」。
數月後，波耶在舊金山的實驗室開始跟往南40英里、柯恩位於帕洛阿爾托（Palo Alto）的實驗室合作。波耶負責的自然是限制酶研究，而柯恩則負責質體程序。幸好當時柯恩的實驗室有一位技術員安妮·張（Annie g）就住在舊金山，所以能往返兩地，運送珍貴的實驗物品。他們的第