生物技术产业出现于20世纪70年代后期，那时候具有商业头脑的生物学家，开始利用微生物去赚钱。一家新公司—基因技术公司（Genentech)，通过推出以大肠杆菌生产的生长抑素，于1977年率先进入商业市场。他们对大肠杆菌进行基因工程改造，使它们携带有编码这种生长调节激素的基因。在利用大肠杆菌发酵之前，生长抑素只能从屠宰后的牛身上提取。

1972年，斯坦福大学保罗•伯格（PaulBerg）实验室第一次成功地把基因从一种生物身上转移给另一种不同的、没有关联的生物体上。伯格把提取自两种不同病毒的DNA分子组成了一个杂交DNA。第二年，赫伯特•博耶（HerbertBoyer）和斯坦利•科恩(StanleyCohen)进一步扩展了基因转移的范围，把来自蟾蜍的基因转移到了大肠杆菌上。最重要的是，这人工改造的大肠杆菌的后代里，每一代都保留了新的基因，并且只要大肠杆菌完成新的基因拷贝，这个新基因也会被复制。博耶和科恩开发出了重组DNA，于是，世界上有了第一个人造的转基因生物。

生物科学技术是从何时开始的？有的专家的视野很广阔，说从人类第一次享受到利用细菌或者酵母好处的时候就开始了。根据这个标准，生物技术在公元前6000年就问世了，那时候，人们首次利用酵母的发酵来酿造饮料。当科学家出于实际的需要，第一次切割DNA，然后把来自无亲属关系的生物的基因插入到DNA中，操纵微生物、植物和动物基因的科学就诞生了。而当公司让转基因生物大量生长，利用重组DNA制造出第一个商用产品时，生物技术产业就出现了。

要是没有遗传学上前人的成就，伯格、博耶和科恩就不可能开创出基因工程这种新科学。1869年，华尔瑟•弗莱明（WaltherFlemming）从真核细胞中收集到一种乳性的物质，他称之为染色质，后来人们把它连同相关的蛋白一起鉴定，命名为染色体。大多数细菌中，染色体就是包装到了细胞的致密区里的单个的DNA分子（称为DNA包装）。细菌中没有名为组蛋白的蛋白质，真核细胞利用组蛋白让大的DNA分子排列得井井有条。真核生物携带有一至多条染色体。真核细胞的染色体加上位于线粒体内的DNA组成了真核生物的基因组。细菌的基因组由DNA和质粒构成。

20世纪早期，哥伦比亚大学的基因学家托马斯•亨特•摩尔根用果蝇证明了染色体（也就是DNA)携带着生物的基因。再过了不到50年，两位分子生物学家—美国人詹姆斯•沃森和英国人弗朗西斯•克里克描述了DNA分子的结构。

DNA的结构，就像是个扭成螺旋状的梯子。长长的骨架，或者说主链，是由脱氧核糖组成的；每个脱氧核糖，都与一个磷酸基团（一个磷连接着4个氧）相连接，磷酸基团伸到了梯子的外部。脱氧核糖上也连接有含氮的碱基，位置与磷酸基团相对。每个碱基都位于DNA分子的内侧，这样可使结构互补的两条链上的不同碱基通过化学键相连。这些键被称为氢键，和其他类型的化学键相比，它们是用较弱的连接把原子维系在一起。

天然的DNA上只有4种碱基，这就像是一个只有4个字母的字母表。它们是腺嘌呤（adenine）、胸腺嘧啶（thymine）、胞嘧啶（cytosine）和鸟嘌呤（guanine），生物学家把其分别缩写为A、T、C和G。DNA的碱基序列决定了基因的组成，基因就是小段碱基。而每个活体中的A、T、C和G的精确次序，包含了全部的遗传信息。遗传信息界定了物种，同时使得每一个生物个体都与众不同。每一种DNA组成都是独一无二的。

保罗•伯格和其他领头的分子生物学家，通过以一种被称为限制性内切酶的酶切断DNA链，首先创造出杂交DNA.（细菌中进化出限制性内切酶，是为了破坏侵入的噬菌体带到细胞里来的外源DNA.）可以从切开的DNA分子的缺口，插入一个或者多个来自其他生物的基因。

一个只有4个字母的字母表，要携带地球上每一种生物的遗传特征信息，看起来似乎不太够。大自然解决了这个潜在问题，她命令碱基3个一组，作为承载遗传信息的基本单元，人们称其为遗传密码。碱基三联体构成了一个密码子，而每一种密码子可以翻译为一种天然氨基酸。一切蛋白质都由氨基酸构成，不管这蛋白是动物蛋白、植物蛋白还是微生物蛋白。仅仅20种不同的氨基酸，就构成了天然存在的一切蛋白质，蛋白质的长度各不相同，从100个氨基酸到10000个，应有尽有，不一而足。3个字母组成的密码子，提高了自然界的信息编码和存储能力，它可以把一切遗传信息储存进不超过4个字母组成的基因。蛋白长度各有不同，让我们更有可能来定义自然界里每一种生物：从简单的微生物到复杂的人类。此外，遗传密码还能定义那些现在已经灭绝，但曾经在地球上生活过的生物。

想象一下，如果只有一种碱基来编码一个氨基酸。蛋白质最多就只能有4种不同的氨基酸，由两个碱基组成的密码子，最多能有42种氨基酸，也就是16种。再多一个碱基来编码，字母表能够界定清楚的，最多就有43种，也就是64种了。这样，DNA的三联体密码子就能够对应全部必需氨基酸，同时还有些密码子备用。因为自然界想要尽可能用最简单的方式来行事，利用三联体密码子就能完成的事，就不需要设计出四联、五联或者更多联的碱基密码子。

其余44种不能直接翻译为氨基酸的密码子，大自然也把它们加以利用，会给其中一些赋予特定的含义，比如说“基因从这里开始”还有“基因在这里终止”。遗传密码不同于英语中26个字母的字母表，它包含冗余，但绝无歧义。冗余使得一些氨基酸能够有不止一种密码子来编码。举个例子，DNA利用两个密码子中的任一个来编码精氨酸（AGA和AGG)，但丝氨酸有6个不同的密码子。不管怎么说，遗传密码不会发生歧义，因为任何一个密码子，都不可能编码一种以上的氨基酸。对比一下遗传密码和英语字母表：英语里有6个字母组成的同形异义词“spring”，这既可以是用在床垫里的机械装置，也可以是淡水的源头、跳跃的动作，还可以表示春季。

冗余能让生物系统的运行具有某种多能性，这样，即便碱基序列有微小的错误发生，也照样能翻译成构建蛋白质所需的正确的氨基酸。细胞也有修复系统来校对编码。修复系统的酶类，切除错误的碱基，修正梯子横档上错配的碱基，重新构建受损的DNA片段。

遗传编码使一切生物体相互关联。无论是单细胞的细菌，还是最为复杂的—自负的人类认定，最复杂的生物是人类—都用同一套遗传字母表，来决定氨基酸和蛋白质。遗传密码的普适性，使得科学家可以通过研究大肠杆菌来了解人类基因。此外，生物的统一性给基因工程带来几乎无限的机会，因为每一种生物都用同一套基本方法来构造其细胞成分。

基因工程并未取代化学工业，虽然欧洲的工业领袖计划把化学制造过程变成生物过程。这种新的商业模式，被称为白色生物技术（whitebiotechnology），即利用细菌或它们的酶来完成那些当前需要高温或者危险催化剂的工业步骤。相对于传统制造业，白色生物技术不产生有害废物，所需的能量输入也更少。大多数人所熟悉的、负责制造转基因生物的美国生物技术产业，被称为绿色生物技术。现在，生物技术产业中，特定的领域有着不同的颜色代码：

绿色——生物工程微生物、粮食作物和树木

白色——应用于工业生产过程的微生物酶类

蓝色——定向于海洋生物学的生物技术

橙色——酵母工程菌

红色——医学基因疗法，组织疗法和干细胞应用

20世纪50年代，厂商重建了自身的业务以应对和平时期的经济。自30年代以来，化学工业一直在发展壮大，又在50年代“便捷产品”新准则的伴随下迎来繁荣时期。杜邦公司的广告语“用化学……改善产品，改善生活（BetterThingsforBetterLiving...ThroughChemistry)”，展示了企业与客户的光明前景。到了1964年的纽约世界博览会，杜邦推出了呈现化学之力量的华丽夸张的歌舞表演。化学行业的新药物、杀虫剂和塑料向人们应允了一种更好的生活品质，但是必须在生产的层面对这些产品进行有效的质量控制。战时专门的物理和化学技术，转而用于制造新的分析设备，以检测化合物的结构，测定其纯度。诸如惠普
（Hewlett-Packard）、瓦里安（VarianAssociates）还有铂金埃尔默（Perkin-Elmer）这样的公司，填补了这个空白。

40年代，亚历山大•弗莱明留下的遗产，激发了人们对生物学的新兴趣，但是另一个突破的到来，比大多数人所希望的要慢一些。抗生素的发现，离不开艰巨的手工检测工作，微生物学家铲起土壤样本，重新获得土壤里的真菌和细菌，然后寻找来自培养物里的提取物进行测试，再去对付成百上千种细菌。这些工作不仅单调沉闷，而且微生物学家的实验室试验结果也常不稳定。如果微生物学家给10管培养基接种同样的葡萄球菌，可能8管会生长，有1管不长，而第10管受到污染。制药公司的化学家通过以已知天然抗生素的结构为基础来进行新抗生素的人工合成，加速了试验进程。到了20世纪50年代，化学工业提供了更快捷的发明新药的方法。为了跟上化学家的步伐，微生物学家需要一种可靠的、容易生长且能快速大量繁殖的微生物。