一個基因是編碼一條多肽鏈或功能RNA(tRNA、rRNA、snRNA等)所必需的全部核苷酸序列。決定性狀表現的遺傳物質――基因的本質是一段有功能的DNA(有時是RNA)，從以下實驗得到證明。

1928年英國細菌學家格里費斯(Fred Griffith)利用肺炎雙球菌(Streptococcus pneumoniae)的光滑型(有莢膜，毒性強，可引發肺炎，簡稱S型)和粗糙型(無莢膜，不引起疾病，簡稱R型)分別給小鼠注射，S型使小鼠死亡，R型不使小鼠致死；若將S型加熱殺死再注入小鼠體內，小鼠不死；若將加熱殺死后的S型與R型混合，并給小鼠注入，則小鼠死亡，并在小鼠體內發現S型。他們分析可能是死細菌中某種活性物質將無致病能力的細菌轉化為病原細菌。

直到1944年阿委瑞(OswardAvery)用實驗才證實了這種活性物質就是DNA。他將有莢膜的S型細菌DNA、蛋白質、莢膜提取出來，分別與無莢膜的R型菌共同培養，只有S型菌的DNA才能把R型菌變為有莢膜S型菌。如果用DNA酶把S型菌的DNA破壞，加熱殺死的S型菌就不能使無莢膜的R型菌發生轉化。

1952年美國冷泉港卡內基遺傳學實驗室的赫爾歇(Hershey，丸D．)及其學生簡斯(Chase，M．)利用噬菌體同位素標記感染實驗，進一步證明了DNA是遺傳物質。他們將噬菌體外殼的蛋白質用35 S標記，核酸用32 P標記，結果進入宿主細胞能復制的是32 P標記的核酸35 S蛋白質外殼留在宿主細胞的外面。

上述兩個實驗證明了連接親代和子代的遺傳物質是DNA。1956年德國科學家佛蘭科爾―康拉特(Frankel-Conrat)和辛格爾(Singer)將煙草花葉病病毒的蛋白質和RNA分別提取出來，分別涂抹在健康的煙草葉子上，結果只有涂抹RNA的葉片得病，而涂抹蛋白質組分的葉片不得病。這就證明在不具有DNA的病毒中，RNA是遺傳物質。