達爾文的進化論，許旺和施萊登的細胞學說以及孟德爾遺傳定律和摩根的染色體學說奠定了當代生物學的基礎，但是他們都只是從純生物學的角度來闡述生命現(xiàn)象，而不能說明它的根本機理和原因。雖然遠在 1871年，R，Lankester曾預言過，生物不同種屬間的化學和分子差異的發(fā)現(xiàn)和分析，對確定系統(tǒng)發(fā)生的關系要比總體形態(tài)學的比較研究更為重要。這個非凡的預見雖然已為近代的分子生物學所證實，但按當時的科學水平，這個設想沒有可能得到證實。在生物大分子的研究方面，遠在上世紀40年代即已分離出血紅蛋白結晶，1871年Miesclier即分離出“核素”，這些發(fā)現(xiàn)，在科學史上有重大意義，但限于當時的科學水平，不可能進一步了解這些物質的本質，所以也不可能有意識地研究這些物質的分子結構來探討生命的根本問題。因此，分子生物學的誕生和發(fā)展主要是本世紀內的事。
本世紀分子生物學的誕生和發(fā)展按其重大的突破和進展可大致地劃分為三個階段。 第一階段：在上世紀的后期，巴斯德由于發(fā)現(xiàn)了細菌而在自然科學史上留下豐功偉績，但是他的“活力論”觀點，即認為細菌的代謝活動必須依賴完整細胞的看法，卻阻礙了生物化學的進一步發(fā)展。直至1890～1900年問suchner兄弟證明酵母提出液可使糖發(fā)酵之后，科學家們才認識到細胞的活動原來可以再拆分為更細的成分加以研究。此后相繼結晶了許多酶，如腺酶（Sumner，1926)、胰蛋白酶（Northrop，1930)及胃蛋白酶（Northrop及Kunitz，1932)等，并且證實了這些物質都是蛋白質。這些成果開辟了近代生物化學的新紀元。事實上，分子生物學正是在科學家們打破了細胞界限之日誕生的。在這以后的幾十年間，科學界普遍認為，蛋白質是生命的主要物質基礎，也是遺傳的物質基礎。與此同時，被湮沒達 35年之久的孟德爾遺傳定律（1865)，又被重新發(fā)現(xiàn)，摩根等在這個定律基礎上建立了染色體學說，使遺傳學的研究引起了科學界的重視。這個時期，尤其是在第一次世界大戰(zhàn)之后，正是物理學空前發(fā)達的年代，量子理論和原子物理學的研究表明，盡管自然界的物質變化萬千，但是組成物質的基本粒子相同，它們的運動都遵循共同的規(guī)律。那么，是否可以應用物理學的基本定律來探討和解釋生命現(xiàn)象呢？不少科學家抱著這個信念投身到生命科學的研究中，從而開始了由物理學家、生化學家、遺傳學家和微生物學家等協(xié)同作戰(zhàn)的新時期，在這個時期里，科學家們各自沿著兩條并行不悖的路線進行研究。一派是以英國的Astbury等為代表的所謂結構學派（structurists)，他們主要用ｘ射線衍射技術研究蛋白質和核酸的空間結構，認為只有搞清生物大分子的三維結構，才能闡明生命活動的本質，分子生物學一詞正是Astbury在1950年根據(jù)他的這一思想首先提出來的。另一學派稱為信息學派，他們著眼于遺傳信息的研究。它的創(chuàng)始始人之一，德國的Delbruck，本來是原子物理學家，由于矢志于遺傳學的研究, 由德國來到美國摩根的遺傳學實驗室。當他無法用數(shù)學表達果蠅的遺傳規(guī)律時，轉而以噬菌體為研究對象，把噬菌體看成為最小的遺傳單位，研究其遺傳信息的表達和調控。所以這一派也稱為噬菌體學派。
在這個時期，分子生物學研究的最重要成果是證明了遺傳的物質基礎是DNA而不是蛋臼質，Avery等（1944)證明了使肺炎雙球菌由粗糙型轉成為光滑型的轉化因子是DNA。隨后，噬菌體學派的Hershey和chase進一步提出了更加令人信服的證據(jù)，他們用蛋白質上標記了放射性硫的噬菌體感染細菌，發(fā)現(xiàn)只有噬菌體的DNA被“注射”到細菌體內去并在其中繁殖，而蛋白質則留在細胞之外。但在當時，由于科學界對DNA的結構尚少研究，所以還無從知道何以DNA能成為遺傳的物質基礎。
分子生物學發(fā)展的第二階段是以DNA雙螺旋的發(fā)現(xiàn)為標記的，這個劃時代的發(fā)現(xiàn)正是結構學派和信息學派匯合所結出的碩果，從此以后，關于生物大分子結構和信息的研究才緊密地結合起來，Watson 和Crick的DNA雙螺旋學說破天荒地用分子結構的特征解釋生命現(xiàn)象的最基本問題之一－－基因復制的機理，從而使生物學真正進入分子生物學的新時代。在這以后的年代里，DNA的研究始終占據(jù)著分子生物學的中心地位。在短短的20年里，mRNA的發(fā)現(xiàn)和遺傳密碼的破譯，以及DNA聚合酶、RNA聚合酶、限制性核酸內切酶、連接酶，質粒等一系列重大發(fā)現(xiàn)，終于導致70年代初重組DNA技術的問世。這標志著分子生物學發(fā)展到了更高階段，即第三階段。這項技術使分子生物學家能夠在體外按照主觀愿望切割和拼接DNA分子，借助細菌制造大量所需的DNA片段，極大地促進了DNA本身結構和功能的研究。更有甚者，這項技術標志著分子生物學家從認識和利用生物的時代進入了改造和創(chuàng)建物種的新時期。
