自病毒发现直到20世纪30年代初，病毒学研究主要集中在分离和鉴定引起各种病毒性疾病的病毒；病毒对生物体所引起的特异性病理效应；病毒的传播方式和感染宿主范围以及各种理化因子对病毒感染的影响等方面。
世界上许多科学家主要运用过滤性方法，先后发现和证实了40余种动植物病害是由病毒引起的，并都归为“过滤性病毒”。后来发现有些病毒也无法通过细菌过滤器，就改用“病毒”来代表这类微小的致病因子。
而且人们从解决病害观点出发，在机体水平上研究了病毒感染的症状、传播途径、传播介质以及病毒的繁殖特征。例如证明昆虫能传播病毒病是1900年的事。1899年古巴流行黄热病，细菌学家里德（Reed）带领一个美国研究小组到古巴去调查病因。当他们排除了其它传染途径后，目标落在伊蚊身上。故意让叮咬过黄热病病人的伊蚊来咬自己，结果他们也患上了这种病，勇敢的拉齐尔（Lazear）大夫病死了，证明了罪犯确实是伊蚊。接着日本人高见（Takami）证明一种叶蝉会传染水稻矮花病，而蚜虫会传染马铃薯退化病。300多年前（1619年）就知道的郁金香碎色病直到1929年才证明是由蚜虫传染的。
但对病毒本质的认识要困难得多。1935年，美国生物化学家斯坦利（Stanley）从患有花叶病的烟草的提纯汁液中分析出一种蛋白晶体，将这种晶体再溶解后，保持了它的致病性，从而认为病毒是一种蛋白质。但斯坦利的结论没有被所有的病毒学家所接受，特别是英国的鲍登（Bawden）和皮里（Pirie）提出疑问，因为他们发现烟草花叶病毒的提纯液及晶体中还含有相当量的硫和磷，这两种元素是蛋白质没有而核酸有的。两种不同的结论引起病毒学界的注意，并做了大量的实验，最后得出一致结论，病毒是由蛋白质和核酸两个部分组成。随后的研究又证实了，核酸可分为RNA和DNA两类。更重要的认识是在1936年后反复试验获得的，即核酸是病毒感染、致病及复制的主体。同时，包括施拉姆（Schramm）在内的一些研究者也证明了T噬菌体侵入细菌内部的是其核酸DNA，而留在细菌外壁的是其蛋白质外壳。进一步的研究发现，有些病毒除含有核酸和蛋白质外，还含有一定量的脂类物质及碳水化合物。
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