在斯坦格威斯实验室的两年期间，克里克研究了细胞质的物理特性，获得了医学研究委员会的奖学金。1951年，凭借优秀的表现，克里克进入了卡文迪许实验室。卡文迪许实验室是当时最著名的实验室之一，汇聚了无数优秀人才，仅仅20世纪便诞生了29位诺贝尔奖获得者。

在博士研究生期间，克里克开始试着去解答他最为关心的第一个生物学问题：分子如何从非生物转变为生物？他的博士生课题是“X-射线晶体学：肽及蛋白质”。

这一年，卡文迪许实验室也迎来了一位年轻的博士后，正是克里克未来的搭档沃森。沃森表面上是在研究烟草花叶病毒，但他的真实意图是想要研究DNA的分子结构。

1928年4月6日，沃森出生于美国芝加哥。虽然母亲是一位天主教徒，但无神论的商人父亲却对他有着更深的影响。沃森从小就有着惊人的学习天赋，年仅15岁便进入了芝加哥大学，并获得了奖学金。由于父亲迷恋观鸟，他也热爱鸟类，所以报考了芝加哥大学的鸟类学专业。

大学期间，沃森阅读了薛定谔的《生命是什么》，像克里克一样受到了巨大的震撼。他毅然放弃了鸟类学，转而研究遗传学，意图找出生命的真相。

1947年，沃森从芝加哥大学毕业，获得动物学学士学位，后又进入印第安纳大学取得了博士学位。

1950年，沃森前往哥本哈根大学进行博士后进修，开始有了研究DNA结构的想法。在哥本哈根大学期间，沃森并没有得到满意的研究成果。但后来在那不勒斯的一次会议上，他见到伦敦国王学院的威尔金斯教授展现的一张DNA的X射线衍射照片，顿时感到兴奋不已，因为X射线衍射很可能是破解DNA结构的关键所在。

X射线衍射是一项诞生于1912年的技术。20世纪初，德国物理学家冯·劳厄产生了一个大胆的想法：X射线会不会是一种电磁波？晶体的原子会不会是有序排列的三维结构？这两个想法一产生，冯·劳厄便有了用X射线照射晶体的想法。他认为，如果X射线真的是一种电磁波，且波长和原子的大小相当，那么照射后就会出现相应的衍射图案。

1912年，冯·劳厄带领学生成功证实了自己的理论，不仅证明了X射线是电磁波，也发现了晶体的确存在有序结构。这个巨大的贡献，让冯·劳厄获得了1914年的诺贝尔物理学奖。1931年，随着冯·劳厄完成X射线的“动力学理论”，X射线衍射也开始被广泛用于各类晶体研究中。

作为一种生物大分子，虽然DNA并不会形成严格的晶体，但在进行高度提纯后，依旧会形成结晶。这些晶体的微观结构由DNA纤维平行组成，所以同样具有一定的光学性质。

1937年，英国物理学家阿斯特伯里突发奇想，他用X光对DNA晶体进行了照射，竟然真的发现了DNA的衍射图案。虽然图案比较模糊，但隐约能够推断出DNA具有螺旋结构。但由于DNA在当时尚未完全被确定是遗传物质，阿斯特伯里的工作并没有得到足够的重视。