1.人类基因组计划的提出
早在19世纪60年代，奥地利植物学家格里戈尔·孟德尔已经通过植物杂交实验提出了“遗传因子”的概念，并发现了生物遗传的分离定律和自由组合定律。然而遗憾的是，这一划时代的发现，当时并没有引起人们的重视。孟德尔的成就被埋没了30多年，直到1900年，3个不同国籍的植物学家几乎同时发现了孟德尔的成就，并意识到它的重要性。孟德尔的再发现，对20世纪的遗传学的发展的贡献就像哥伦布发现新大陆，遗传学从此翻开了新的一页。
1902年萨顿和博维里发现，孟德尔所说的遗传因子从亲代到子代的传递过程与细胞内染色体从亲代到子代的传递过程存在着平行现象，所以他们认为遗传因子在染色体上。1909年荷兰遗传学家约翰逊提出了“基因”这个现代尽人皆知的名词，取代了“遗传因子”的概念。此后，美国科学家摩尔根和他的同事用果蝇实验无可辩驳地证明了基因就是在染色体上，并提出了经典遗传学的连锁与互换定律。
基因在染色体上，而染色体是由蛋白质和核酸构成的，那么到底谁是遗传物质呢？生物化学和生物物理学的发展表明，核酸才是真正的遗传物质。
1953年4月，英国《自然》杂志发表了沃森和克里克的一篇划时代的论文：《核酸的分子结构》。在这篇论文中，他们公布了脱氧核糖核酸（即DNA）分子的双螺旋结构模型。这一模型的发表，立即震惊了世界。生物化学家鲍林写到：“我相信DNA双螺旋的这个发现以及这个发现将要取得的进展，必将成为近一百年来生命科学以及所有我们对生命认识的最大进步”。
DNA分子的双螺旋结构发现以后，沃森和克里克又提出DNA分子的半保留复制模式，成功地从分子水平揭示了“种瓜得瓜，种豆得豆”的遗传机理。
20世纪50年代末，三联体遗传密码概念提出，由此开始了破译遗传密码的工作。60年代，全部64种遗传密码得到破译。
现在我们知道，基因是染色体上有遗传功能的DNA片断，每种生物都有有限数目的染色体，比如我们人类有23对46条分别来自父母双亲的染色体。因此，如果我们测出了全部人类23对染色体上的DNA序列，那么，我们就可能掌握人类几乎所有的遗传秘密。
为了加速对生命的认识，以便更好地为人类医疗保健服务，科学家决定系统地将基因在一个相当短的时间内连续解读完毕，即最终把储存于基因组中的所有遗传信息——核苷酸的排列次序搞清楚，这就是人类基因组计划。
这一课题的提出最初是从研究辐射的遗传学效应开始的。特别是日本长崎、广岛原子弹爆炸后，在研究幸存者后代的基因突变率时，发现与正常人群相比相差无几。可是在理论上这两种人群应存在明显差异。首先的可能是现有的检测手段还不够灵敏，无法揭示其真谛。为了精确检测这种辐射引起人类突变效应，最好的办法是测定人的基因组序列，将正常人与受辐射者的基因序列加以对比。后来，美国的一些科学家也提出，若要搞清肿瘤的形成机制，最好能将肿瘤病人的基因组与正常人的基因组进行对比，找出差别。最早提出这一设想的是美国生物学家、诺贝尔奖得主杜伯克（Dulbecco）。1986年3月7日，他在美国《科学》杂志上撰文发表了《癌症研究的转折点——人类基因组的全列分析》一文，指出包括癌症在内的人类疾病的发生，都与基因有直接或间接关联，希望人们不要各自研究自己感兴趣的某个基因，而要从全局出发去研究人类的整个基因组。这一动议引起了制订人类基因组研究计划的一系列活动。
最先着手制订大规模染色体组规划的不是医学研究部门而是美国能源部。在一个由知名生物学家，如DNA双螺旋结构的发现者之一的沃森参加的讨论会上，有一些人表示赞成，有一些青年科学家缺乏积极性，他们担心耗资巨大的工程会削弱国家高质量生物学用医学研究项目。而沃森担心的则是能源部的领导都是一些物理学家，生物学难占优势，因而他认为请国家医学研究院（NIH）参加该工程较为稳妥，并应由国会拨专款作为基金资助。经过几年时间的协调和努力，于1989年NIH成立了“人类基因组研究中心”，由沃森出任第一任主任。1990年，美国国会批准了“人类基因组计划”，并于10月1日正式启动。
人类基因组计划的目标是争取从1990年开始，用15年的时间投入30亿美元进行人类基因组全部DNA序列的分析。（1998年，对原计划进行了修改，宣布提前两年即2003年完成序列测定。2000年5月10日，又将“完成序列图”完成的时间提前两年，即到2001年6月全部完成。而实际上，2000年6月25日，人类基因组工作草图已全部完成）。其主要内容包括：人类基因组的基因图谱和序列分析；人类基因的鉴定；基因组研究技术的建立；人类基因组研究的模式生物基因组分析——如酵母基因组分析等。
2.人类基因组计划的实施
人类基因组计划工程重大而复杂，完成整个计划所需的经费堪称天文数字，仅按每个碱基1美元计算，美国就要投入30亿美元。因此，用纳税人30亿美元搞“人类基因组”这一庞大计划，最初在美国争论得相当激烈。
后来美国政府对此做了不少工作。美国政府没有自己的报纸、电台、电视台，只好印了很多浅显的小册子，如《人类基因组计划多大》、《了解我们的基因》等，说明“人类基因组计划”的必要性，为什么要花这么多钱，这钱花得多值，讲得通俗易懂、活灵活现。如小册子中比喻人的基因组就像地球那么大，一个染色体就像一个国家那么大，一个基因就像我们所住的楼那么大。搞清楚30亿对核苷酸，就好像搞清楚整个地球上的30亿人各姓什么（假说天下只有4个姓氏），“制图”就像在高速公路上的标路标等。
“人类基因组计划”被民众接受的过程，是社会学家、伦理学家、科学家对民众的一场有关基因的科学普及过程。“人类基因组计划”所揭示出的人类最终的奥秘，势必冲击社会、法律、伦理，因此，必须让广大民众有心理准备。
“人类基因组计划”的形成，曾几度彷徨，几度反复，但最后，人类还是选择了它。从历史上说，曾有好几条思路。
“基因论”是“人类基因组计划”的主要思路。不仅疾病与基因有关，人的出生、成长都与基因有关，都与DNA的序列有关。
在策略上，“人类基因组计划”采取的是“基因组学”，正如杜伯克说：既然大家都知道基因的重要性，那我们只有两种选择，一是“零敲碎打”，大家都去“个体作业”，去研究自己“喜欢”的、认为是重要的基因；而另一种选择，则是前所未有地从整体上来搞清人类的整个基因组，集中力量先认识人类的所有基因。
“人类基因组计划”的雄心太大、规模太大，要花的钱太多，因此有很多反对意见。如，用纳税人30亿美元搞庞大无比的基因组序列，是拿纳税人的钱开玩笑；到2005年完成这个计划是“吹牛”（说实在的，能否如期完成，谁心里也没底，当时，连现代化的测序仪的影子还没有）；自然科学要研究的问题多着哪，为什么先上这个计划？这笔钱花到别的地方也许更值、更实际，而这个计划目标过多、预算过大，得到的东西，只不过是“一张部件名单”；“制图”是在沙漠里建公路，“测序”是把“垃圾”分类，选择“模式动物”是拼凑“诺亚方舟”等；即使搞基因组计划，也应该先搞小的，如细菌、果蝇等，或经济意义大的，像小麦、猪、羊等。有人讥笑研究人的基因组是“泥足巨人”，预测最终会像1975年开始的肿瘤计划一样“流产”。
1990年，美国刚搞“人类基因组计划”时，好多人联名写信表示反对，结果原来的预算被砍了3400万美元，原计划建的9个中心，每个中心年经费400万美元，被砍得只剩下3个，每个中心的经费只有200万美元。
“人类基因组计划”正是不断从批评中吸取正确意见，逐渐完善的。如开始仅有笼统的“测序分析计划”，从何入手，各有各的说法。遗传图的构建，原先是作为“测序”计划的不同意见提出来的，但双方都没有简单否定对方的意见，有关决策部门也没有简单地支持一方压制另一方，最后双方走到一起，制定更加科学、更加全面的计划。“基因鉴定”计划也是作为不同意见提出来的，认为最重要的是那些与人类疾病有关的基因，后来成为最能反映“人类基因组计划”成果的“热点”。而“模式生物”计划选择了酵母、线虫、果蝇、小鼠作为研究人类的四大“模式生物”，其科学意义十分重要。
“人类基因组计划”并不是当时独一无二的计划。20世纪80年代初，由于生物技术，特别是遗传工程等技术的进展，生物学、医学的研究酝酿着新突破：大批肿瘤基因与肿瘤抑制基因的发现，使70年代趋于彷徨的肿瘤研究“柳暗花明又一村”；基因克隆技术的突破、遗传表达研究技术渐趋完善，“讯号传导”研究初露曙光，神经活动的研究似乎也面临突破；大规模双向电泳、核磁共振等技术的建立与改进，使蛋白质研究方兴未艾……上述每一方面都有理由提出一个“计划”，如“肿瘤计划”、“遗传工程计划”、“记号传导计划”。这些计划都无可非议，也确有人提出，但最终只有“人类基因组计划”被大家接受并成为国际性重大计划。
自然科学有自身规律、内在联系，也有它的发展阶段。所有这些计划的“最关键”因素，都需要基因来操作，这使我们不得不佩服杜伯克“标书”的真知灼见。从某种意义上讲，“人类基因组计划”是一个“补课计划”。只有了解人类的整个基因组，实施其他计划才有可能。
人类基因组那么庞大，那么复杂，为什么不先从简单物种、更有经济意义的动植物入手？科学家回答了这个问题：1.世上万物人为首，人最重要，整个社会对人最为关切；2.没能变异就没有基因的发现，人类在上万年的与疾病斗争的过程中，对人类本身的众多疾病与遗传变异有了较大的积累，也为研究自身提供了最珍贵的材料；3.人类基因组研究的策略理论与技术进展，可以直接、迅速地用于解决其他生物基因组的问题，揭示生命现象的本质；4.“人类基因组计划”还将推动生物高新技术的发展，产生重大的经济效益，特别是人的基因“产品”，如果能作为药物不仅可改善人的健康状况，经济前景也不可限量。
1986年，杜伯克在他的“标书”里写道：“这一计划的意义，可以与征服宇宙的计划媲美。我们也应该以征服宇宙的气魄来进行这一计划”；“这样的工作是任何一个实验室难以承担的。它应该成为国家级的计划，并使它成为国际性的计划”。14年后的今天，当我们庆贺“人类基因组计划”进展顺利时，不能不钦佩杜伯克的高瞻远瞩，也不难理解“标书”为什么能在全世界引起那么大的反响。
“人类基因组计划”的目标，讨论来讨论去，数易其稿，最终对每一部分都有了具体目标，并要求定质、定量、定时完成。
谁不想了解自己，了解自己的基因？如果没有特殊的外因影响，我们的基因在出生以后变化不大。我们要特别了解：1.我们的基因在我们家系中的传递规律，照料好我们的后代；2.我们要了解“病与不病”的原因，基因与环境作用的结果，照料好自己的基因。人类基因组计划能够坚持到今天，全靠广大民众的支持。因为这是一项公益性的计划，关系到千家万户，千秋万代。
现在，不同意见几乎没有了。德国于1995年才开始“德国人类基因计划”，德国科学家反省道：一个科学的设想，如果已经没有一个人反对，即使正确也肯定为时已晚。德国在二战后曾错过两个科学发展的机遇，一是电子计算机，二是人类基因组计划。
1984年12月，犹他大学的魏特受美国能源部的委托，主持召开了一个小型会议，讨论DNA重组技术的发展及测定人类整个基因组DNA序列的意义。1985年6月，美国能源部提出了“人类基因组计划”的初步草案。1986年6月，在新墨西哥州讨论了这一计划的可行性。随后美国能源部宣布实施这一草案。在冷泉港讨论会上，诺贝尔奖金奖获得者吉尔伯特及伯格主持了有关“人类基因组计划”的专家会议。1987年初，美国能源部与国家医学研究院（NIH）为“人类基因组计划”下拨了启动经费约550万美元，1987年总额近1.66亿美元。同时，美国开始筹建“人类基因计划”实验室。1989年美国成立“国家人类基因组研究中心”。诺贝尔奖金获得者、DNA分子双螺旋模型提出者沃森（J·Waston）出任第一任主任。1990年，历经5年辩论之后，美国国会批准美国的“人类基因组计划”于10月1日正式启动，总体规划：拟在15年内至少投入30亿美元，进行对人类全基因组的分析。此计划在1993年做了修订，主要内容包括：人类基因组的基因图构建与序列分析；人类基因的鉴定；基因组研究技术的建立；人类基因组研究的模式生物；信息系统的建立。可以看出，美国计划中“定时定量”的硬任务是第一项，即3张图：遗传图、物理图、序列图。而重中之重必须定时保质保量完成的便是DNA序列图。
英国的HGP于1989年2月开始，特点为：全国协调，资源集中。“英国人类基因组资源中心”一直向全国的有关实验室免费提供技术及实验材料服务。自1993年开始，伦敦的Sanger中心成为全世界最大的测序中心，单独完成三分之一的测序任务。
法国的“国家人类基因组计划”于1990年6月启动，由科学研究部委托国家医学科学院制定。诺贝尔奖金获得者道赛特以自己的奖金于1983年底建立了CEPH（人类多态性研究中心）。法国民众至少捐助了5000万美元，CEPH与相关机构为人类基因组研究，特别是第一代物理图与遗传图的构建做出不可磨灭的贡献。法国对人类基因组序列图的贡献为3%左右。
日本的“国家级人类基因组计划”是在美国的推动下，于1990年开始的。与日本的其他领域的领先地位相比，日本的人类基因组仍略逊一筹，但这几年进展很快。日本对DNA序列图的贡献为7%。
此外，加拿大、丹麦、以色列、瑞典、芬兰、挪威、澳大利亚、新加坡、原苏联等也都开始了不同规模、各有特色的人类基因组研究。
由于第一辈科学家的呼吁，我国的“人类基因组计划”于1993年开始。这一计划的第一阶段，是国家自然科学基金委员会资助的“重大项目”。这个项目，由著名遗传学家组成顾问委员会，由中青年科学家组成学术专家委员会；还有“中国人基因组多样性委员会”与“社会、法律、伦理委员会”，另有一个小小的秘书处负责国际联系、国内协调与日常事务。
人类只有一个基因组。人类基因组的研究成果应该成为人类共同享有的财富。“人类基因组计划”的最重要特点便是“全球化”。1988年4月，HUGO（国际人类基因组组织）宣告成立。HUGO代表了全世界从事人类基因组研究的科学家，以协调全球范围的人类基因组研究为宗旨，被誉为“人类基因组的联合国”。我国已有40多位科学家加入这一组织。
出于同样的考虑，联合国科教文组织（UNESCO）也于1988年10月成立了“UNESCO人类基因组委员会”。1995年，成立了“国际生物伦理学会”，杨焕明教授为来自中国的代表。UNESCO发表的《关于人类基因组与人类权利的宣言》，成为“人类基因组计划”的“世界宣言”。