一個叫史蒂文的美國科學家全神貫注地注視著顯微鏡下的奶牛的一個細胞，他的目的是讓這個細胞成長為一頭奶汁里富含基因藥物的奶牛，如果實驗成功，這頭奶牛將成為生物學裡最具革命性的重要成果之一。
這不是科幻小說中的場景，而是我們這個世界正在發生的科技現實。
由於這一實驗結合了生物學界兩項最先進的技術——基因導入和無性繁殖，沒有人懷疑科學家會取得成功。
生物學的發展，是一個漫長而又鮮為人知的故事，讓我們從最初的源頭開始……
說來真有點匪夷所思，用於宏觀觀測的望遠鏡和微觀觀察的顯微鏡都是碰巧發明的。
16世紀末，一個名叫詹森的眼鏡匠發現了凹鏡與凸鏡的奇妙組合。但沒有證據說明他用這種有魔力的玻璃鏡片組合進行過科學意義上的觀察。1609年，伽利略把改造後的望遠鏡對準了月球，「這一時刻，對世界的意義如此重大，以至人們將它與耶穌的誕生相提並論」。伽利略用望遠鏡觀察了月球，又用顯微鏡研究了一種昆蟲的複眼，並對其觀察到的情景進行了描述。
在這個故事中，一個重要環節是荷蘭人列文虎克。他親手磨製的顯微鏡片能放大物體達400倍。列文虎克是亞麻布製品商人，業餘時間以玻璃吹制和精細的金屬製造為樂。正是在這種特別的消閑活動中，他想出了磨製放大鏡鏡片的方法，並用自己磨製的鏡片裝配出顯微鏡。他把許多人們厭棄的東西放到了放大鏡下，例如唾液、植物葉片、精液、尿液、牛糞、蠑螈尾巴和從自己牙齒上刮下來的碎屑等。從而在人們面前打開了生物內部的微觀世界。
1674年，對魚、蛙和鳥類的卵形紅血細胞和人類以及其他動物的圓盤形紅血細胞進行了正確的描述。
1675年，在青蛙內臟中發現寄生的原生動物。
1677年，發現了男性精子的存在。
1683年，描述了人體口腔內的細菌。
那個時代占統治地位的思想認為：以視覺為基礎的無權成為科學。自從望遠鏡與顯微鏡問世以後，「科學不再避開通過光學儀器直接觀察的思想了」。所以，有了這種凹凸兩種鏡面組合而成的觀測儀器，才有了建立在相信視覺的觀念基礎和依賴光學儀器的實驗基礎之上的近現代科學。比如細胞生物學、遺傳學和在此基礎上發展起來的生物工程學。
活躍於17世紀中期的英國人胡克，他用顯微鏡觀察軟木切片，發現其間布滿許多蜂窩狀的小室，這種小室在每平方英寸上的數量超過了100萬個。胡克把這種小室命名為「細胞」。其實，他看到的只是死亡植物的細胞壁加空室，與今天科學家眼中的細胞概念相去甚遠，但是這一表示生物結構基本單位的名稱，就此沿襲下來。
上述科學家在把目光對準生物內部的微觀世界時，顯微鏡鏡頭下反映出的物像四周都有一層光環，影響到了圖像的清晰程度。這種現象在光學上叫透鏡色差。18世紀中葉以後，才經英國人隆德和義大利人阿米奇等人之手得以解決。19世紀30年代，第一台消色差顯微鏡上市出售，為生物科學家研究生物構成的基本結構提供了更實用的利器。
1833年，英國植物學家布朗從植物表皮細胞內含物中發現一種構造，於是他將其命名為「細胞核」。後來，他又相繼從各種植物花粉、胚株及柱頭等處發現了細胞核。
布朗這一發現，成為德國科學家施萊登創立細胞學說的出發點。
施萊登是律師出身，因對植物學有濃厚興趣而於1831年棄職學習植物學。1838年，發表《植物發生論》。在這篇論文中，他明確了細胞學的主要思想：細胞是所有植物結構的基本單位，植物發育的基本過程就是獨立的活的細胞不斷形成的過程。
把細胞學說從植物界擴展到動物界，並使其更具概括性和有更廣泛適用範圍的，是德國人施旺。1939年，施旺在《有關動植物結構與生長一致性的顯微鏡研究》一文中，給了細胞學說一個更完備的表述：所有的生物都是由細胞及細胞產物組成。他指出，細胞不僅是生物的構造單位，而且是生命的功能單位。並用「新陳代謝」這個詞來形容細胞內部所經歷的一切化學變化。
後來的生物學家在研究中，留意細胞的增殖的問題，並發現兩個子細胞的細胞核是由親細胞的細胞核分裂產生的。
19世紀時，科學家們為了更清楚地觀察細胞，在顯微鏡製片、固定劑、染色劑以及生物切片技術等觀測手段上取得了更大的進展，細胞學說在新的技術條件支持下，獲得了更大的進步與發展。生物科學家們從細胞學說出發開闢了一個又一個新的研究領域。
其中最重要、影響最深遠的是細胞遺傳學的建立。1848年，霍夫梅斯特從細胞中發現染色體無疑具有革命性的意義。早期的細胞遺傳學者即在此基礎上，著重研究分離、重組、連鎖、交換等遺傳現象及染色體行為的遺傳學效應。
說到這個話題，我們將不得不涉及學術史上的一個悲劇人物孟德爾。
這位奧地利科學家從1856年到1863年，對豌豆進行了八年的雜交實驗，從其研究成果中提出了遺傳因子（現在稱基因）和顯性性狀、隱性性狀等重要概念，並在此基礎上闡述遺傳規律，即所謂孟德爾定律（分離定律與獨立分配定律）。可惜的是，他的這一精闢的思想卻長期未能得到學術界的承認。直到20世紀初，即1900年，有三位科學家幾乎同時證明了這一定律，他的思想價值才被重新發現並得到確認。此時，距孟德爾做出這一偉大發現已經過了三十五年，孟德爾本人已經辭世近二十年了。
孟德爾於1865年發表其偉大發現，在此六年之前的1859年，達爾文發表了劃時代的巨著《物種起源》。以前生物界認為生物體可以自己引導適應方向，但達爾文則相信生物變異具有很強的隨機性，只是在自然選擇的壓力下，大量的隨機變異中有一部分會變成可遺傳變異，進而導致生物的進化。達爾文不知道孟德爾從另一個方向證實了他的偉大理論。孟德爾的遺傳因子說確認，遺傳因子（基因）阻止性狀的融合，以此保證生物特性不變；只是在有性生殖的基因重組過程中，會偶爾發生基因突變，從而產生出變異的後代，使得自然選擇在此基礎上得以發生與延續。這一發現無疑會為達爾文傳布自己的進化論提供一個有力的證據。十分可惜的是，這一正確發現卻被科學界的偏見與謬誤淹沒了許久。
直到20世紀的三四十年代，邁爾等生物學家才將進化論與遺傳學融為一體。
20世紀50年代，被稱為「建構所有生物體藍圖」的DNA的發現，更進一步證明了達爾文關於一切生物都是相互聯繫、都有其共同來源的直覺。DNA存在於生命體的每個細胞當中，每個人體細胞中包含23對染色體，每對染色體各有一邊來自父親與母親，DNA就包含在這些線狀染色體中。
科學家建議我們把DNA看作是一小段一小段的軟體，從每一小段都可以拷貝出自己更多的副本來。所有生物包括人自身都是這些自我複製程序創造出來的精巧裝置。
對基因特性有了深刻的認識之後，人類在對自身生命研究方面便大大進了一步。20世紀下半葉，人類開始分辨每個基因並判斷其控制人體中的哪一種機能。只是我們目前還只能分辨人體大約10萬個基因中的幾千個。如果我們弄明白了所有這些基因的機制，那麼，人類至少在理論上完全可能控制自己的進化方向，從而改變整個進化學說的基本面貌。
基因技術的進步，使我們在生物育種當中，可以混淆不同種屬的基因，從而獲得全新的遺傳特性。轉基因物種將成為一個巨大的譜系，越來越多地進入到我們的日常生活中。越來越多的轉基因食品面世，又引發了人們對這種新型食品安全性的憂慮。基因技術使我們看到生物（包括人）整體無性繁殖和器官複製成為可能，引起了更多倫理上的衝擊與思考。比如在20世紀最後兩年中，從實驗室走出來的克隆綿羊多利就在社會上引起了一場遠遠超出於生物工程學界的軒然大波。
在科幻作品中，赫胥黎的《美麗新世界》在基因理論尚未建立的時代，就對克隆技術大行其道的狀況進行了展望。那種流水線方式生產沒有個性的人類的方式使一個時代都顯得冰冷而恐怖。這種科幻小說，當然不是坎貝爾式的科學預言故事，這是一種社會性的政治寓言，再往前一步，就是戈爾丁的《蠅王》與奧威爾的《1984》這樣的科幻作品了。從這些科幻作品中，我們可以看出，人類在憧憬科學技術給我們一個美好未來的同時，也懼怕著一個我們因此不能確切把握的未來。
這種擔憂，與其說是出於對科技進步的恐懼，不如說是基於對人性與社會制約機制的懷疑。
更多的時候，生物工程技術提供的依然是一幅樂觀的圖景。一個很快就會成為現實的例子就是用克隆的方式把一個生物體變