DNA的典型形态是双螺旋结构——两组平行的基因信息像一根长长的盘旋的梯子一样联结在一起。每一节梯子都由两个互补的碱基组成，它们组合在一起成为碱基对。
　　自然界只有4种天然碱基，它们是：腺嘌呤（A），鸟嘌呤（G），胞嘧啶（C），胸腺嘧啶（T）。由于4种碱基各自独特的形态和大小，T常常与A配对，G常常与C配对。其它的配对形式（如A配C，G配T）都会因为太宽或太窄而不能形成双螺旋结构。
　　人类DNA由约30亿个碱基对按特定顺序排列组成，它们将人类健康生存所需要的基因信息拼写出来。只要一两对碱基对的排列顺序出错，基因密码就会出现混乱，从而导致婴儿在出生时会出现可怕的畸形或导致像癌症和镰状细胞贫血症这样的疾病。
　　加利福利亚理工学院的化学家纳尔逊•伦纳德在20世纪70年代做过一个实验，他将一个苯环嵌入碱基A，得到了一个大碱基xA, xA比普通碱基A宽了约33%。斯坦福大学的科尔和他的同事们继续了伦纳德的实验。
　　斯坦福大学的这个研究组使用与伦纳德相似的方法得到了xT——一种大小为自然T两倍的合成碱基。接下来的挑战是将这些大碱基嵌入双螺旋结构。
　　他们通过将xA与自然T组合，xT与自然A组合，从而合成了完美的双螺旋结构。一种比自然DNA宽了约20%的新的稳定的DNA形态诞生了，研究人员将它命