La biologie moléculaire est l’étude des systèmes biologiques au niveau des molécules et des réactions chimiques individuelles. Michael Smith était un expert de la biologie de l’ADN — la molécule qui compose les gènes, qui sont les instructions nécessaires à la création de chaque partie d’un organisme. L'ADN est une large molécule qui ressemble à une chaîne tordue, bien qu’en fait il s’agisse de deux chaînes tortillées l’une autour de l’autre. Les recherches de Smith portaient plus particulièrement sur la génomique — le séquençage de l’ADN d’un organisme — afin de comprendre comment celui-ci fonctionne.

Smith est devenu célèbre et riche en développant une nouvelle méthode permettant de créer des mutations dans des organismes vivants. Les éleveurs d’animaux et les cultivateurs utilisent des mutations bénéfiques qui se produisent naturellement, afin d'améliorer plantes et animaux. Inversement, des mutations naturelles involontaires peuvent causer des maladies comme la mucoviscidose ou la drépanocytose (sickle-cell anemia). Smith avait trouvé une manière permettant de générer une mutation précise, en changeant très exactement une partie spécifique de l’ADN d’un organisme. Cette découverte a permis à d’innombrables chercheurs dans le monde entier de développer des bactéries, plantes et animaux dotés de qualités spéciales, qui soit n’apparaissaient pas d’elles-mêmes dans la nature, soit auraient pris des années d’essais et d’erreurs dans le processus d’élevage avant d’être obtenues. En poussant les recherches encore plus loin, la technique de Smith pourrait même être utilisée pour corriger les mutations qui causent des maladies.

2. Le nucléotide guanine: Le phosphate de sucre est sur la gauche et le groupe de base est à droite. Notez les deux atomes d’hydrogène et l’atome d’oxygène qui dépassent à l’extrême droite pour former le lien chimique avec la cytosine sur la chaîne soeur. Quand cet ADN nouveau et modifié est placé dans un organisme, disons une bactérie, et qu’il se divise lors d’un processus normal de croissance et de reproduction, une moitié de l’ADN se recombinera normalement et produira une copie correcte du gène d’origine  — une bactérie normale. L’autre côté, avec l’oligonucléotide synthétique, créera une mutation parce qu’une thymine se trouve à l’endroit où normalement devrait se trouver une cytosine. La bactérie mutante qui en résulte pourrait avoir une apparence nouvelle ou une fonction qu'elle n'avait jamais eue avant. L'idée qui valut le prix Nobel à Michael Smith était la suivante : insérer un groupe de nucléotides — appelée oligonucléotide — dans une chaîne d’ADN.

Dans une interview donnée en 1996, Smith prédisait un changement dans les méthodes utilisées pour la recherche biologique, et il avait raison. Depuis que le projet du génome humain est arrivé à terme en 2003, la séquence complète de l'ADN de tous les gènes d'un être humain – le génome humain - est connu. Les génomes ont maintenant été complètement décodés pour de nombreuses plantes et animaux. Ces gènes possèdent le code ou la « recette » pour les dizaines de milliers de protéines qui composent les humains, les plantes, les insectes et autres animaux. Au fur et à mesure du temps qui passe, les généticiens amassent des informations génétiques de plus en plus détaillées expliquant ce qui est encodé par le génome. D'après Smith, la partie la plus difficile consistera à découvrir quelle partie du génome fait quoi, en extrayant ce qui est d'une importance cruciale et en apprenant à reconnaître les parties de l’ADN les plus importantes.

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