Уотсон и Крик (Watson, & Crick, 1953) предположили, что в тот момент, когда клетка готова к делению, спираль ДНК расплетается, и две длинные цепочки расходятся в разные стороны,. отделяясь друг от друга за счет разрыва связей между парными азотистыми основаниями. Затем каждая цепочка, притягивая к себе из клетки новый материал, синтезирует вторую цепочку и образует новую молекулу ДНК. Время от времени в этих длинных лентах нуклеиновой кислоты могут происходить мутации, или перестройки. В большинстве случаев подобные перестройки приводят к гибели белка (и, следовательно, клетки), но небольшое количество мутантов выживает и в дальнейшем оказывает влияние на организм.

ДНК содержит генетический код, или план, регулирующий функционирование и развитие организма. Однако этот план, перечисляющий все объекты и точные сроки их строительства, заперт в ядре клетки и недоступен для тех ее элементов, которым предписано заниматься строительством организма. РНК (рибонуклеиновая кислота) - субстанция, образуемая из ДНК и схожая с ней, — выполняет функцию курьера между ядром и остальной частью клетки. Если ДНК — это «что» и «когда», то РНК — это «как» процесса развития. Более короткие цепочки РНК, являющиеся зеркальными отображениями участков молекулы ДНК, свободно перемещаются внутри клетки и служат катализатором образования новой ткани.

Поскольку гены содержат в себе наследственный потенциал и операционные команды для всех клеток организма, ученые стремятся понять, когда, почему и как гены «дают указания» конкретным клеткам. Гены высоко специфичны. Например, ген, отвечающий за синтез инсулина, присутствует в каждой клетке тела, но активен только в поджелудочной железе. Что вызывает или прекращает его активизацию? Что произойдет, если он начнет синтезировать слишком мало или слишком много инсулина? Что заставляет клетки делиться?

У эмбриона быстрое деление клеток обусловлено генетической программой. Но что произойдет, если начнется бесконтрольное размножение клеток у взрослого человека, как это бывает в случае заболевания раком? Ученые, занимающиеся этой проблемой, тщательно изучают сложный механизм перехода генов из пассивного состояния в активное, и наоборот. Открытия в области генетики делаются едва ли не каждый день. В частности, генетикам удалось, работая с бактериями, сконструировать искусственные молекулы ДНК и изучить работу пускового механизма, инициирующего отправку сообщения клетке. Генетикам удалось решить даже такую сложную задачу, как восстановление или замена дефектных генов в отдельных клетках (Verma, 1990).