Wie bereits erwähnt, sind Proteine in Genen verschlüsselt. Gene wiederum bestehen aus Desoxyribonukleinsäure (DNA). Die Eigenschaft des DNA-Moleküls besteht in seiner Fähigkeit, alle Gene zu verschlüsseln, die für die gesamte Vielfalt des Lebens notwendig sind. Der Schlüssel zu dieser Fähigkeit liegt in der berühmten Doppelhelixstruktur, die 1953 von James D. Watson und Francis H. Crick entdeckt wurde.
Die Doppelhelix stellt die charakteristische Form der DNA dar, die mit einer Wendeltreppe vergleichbar ist. Um bei der Analogie der Leiter zu bleiben: Die äußeren Holme setzen sich aus Zucker- und Phosphatmolekülen zusammen, während die Sprossen aus Molekülen bestehen, die als „Basen“ bezeichnet werden. Ein Einzelbaustein, der aus einem Zucker, einer Phosphatgruppe und einer Base besteht, ist ein Nukleotid. In jeder Stufe befindet sich ein Basenpaar, das chemisch gebunden ist.
Die DNA enthält vier spezifische Basen: Adenin (A), Thymin (T), Guanin (G) und Cytosin (C). Die vier Basen können lediglich zwei verschiedene Paare bilden, und zwar A und T sowie G und C. Kennt man also die Basensequenz auf einer Seite (Strang) des Moleküls, kann man auch die Sequenz auf der anderen Seite bestimmen.
Bei der Entschlüsselung der DNA-Struktur wurde festgestellt, dass die Desoxyribonukleinsäure kopierbar ist. Da Adenin sich immer mit Thymin paart und Guanin mit Cytosin, kann jeder Strang als Vorlage für identische Kopien des Moleküls dienen. Was man zum damaligen Zeitpunkt noch nicht wusste, war, wie ein Molekül mit begrenzter Vielfalt – nur vier Basen – die notwendige Information dafür enthalten kann, extrem verschiedenartige Moleküle, wie beispielsweise Proteine, zu erzeugen.
