Jennifer Anne Doudna urodziła się 19 lutego 1964 r. w Waszyngtonie. Kiedy miała siedem lat, przeprowadziła się z rodzicami do Hilo, małego, nieturystycznego miasteczka na największej wyspie Hawajów, gdzie jej ojciec został profesorem literatury angielskiej na Uniwersytecie Hawajskim, a matka uczyła historii w lokalnym college'u. Dorastając w miejscu, w którym większość dzieci była pochodzenia polinezyjskiego i azjatyckiego i pochodziła ze środowiska robotniczego, Doudna zawsze czuła się trochę nie na miejscu. Często zamykała się w książkach lub chodziła na długie spacery, podczas których odkrywała surowy wulkaniczny krajobraz, plaże i bujną roślinność wyspy. Wychowując się w otoczeniu naturalnego piękna i różnorodności ekologicznej Hawajów, Jennifer szybko doceniła przyrodę i zafascynowała się nauką. Jej rodzice, którzy pasjonowali się astronomią, geologią i ewolucją, zachęcali córkę do kariery naukowej, dostarczając jej książki na różne tematy i zabierając ją do muzeów. Doudna po raz pierwszy zainteresowała się biochemią, gdy miała 12 lub 13 lat. Zainspirowały ją do tego dwa szczególne wydarzenia. Pierwszym z nich było przeczytanie osobistej relacji Jamesa Watsona z jego odkrycia podwójnej helisy DNA w książce, którą jej ojciec zostawił na jej łóżku pewnego deszczowego popołudnia. Drugim było wysłuchanie wykładu młodej badaczki podczas letniego programu w ośrodku onkologicznym w Honolulu o tym, jak normalne komórki stają się rakowe. Oba wydarzenia rozpaliły w Doudnie pragnienie kontynuowania kariery, która pozwoliłaby jej odkrywać tajemnice życia. Pewnego lata rodzice zorganizowali dla niej spotkanie z Donem Hermesem, przyjacielem rodziny i biologiem na Uniwersytecie Hawajskim. Wraz z dwoma innymi studentami miała zbadać, w jaki sposób grzyb Phytophthora palmivora zainfekował papirus. Chociaż projekt trwał tylko kilka tygodni, udało im się ustalić, że jony wapnia odgrywają ważną rolę w rozwoju grzyba. Podczas pracy z Hermesem nauczyła się również osadzać grzyby w żywicy i wycinać fragmenty do badania pod mikroskopem elektronowym. Jennifer zachowała wiele miłych wspomnień z tego lata. Wspomniała, że „to był mój [pierwszy – przyp. red.] smak dreszczyku odkryć naukowych, doświadczenie, o którym tyle czytałam i które pozostawiło we mnie głód na więcej”.

W 1985 r. Doudna ukończyła studia licencjackie z chemii w Pomona College w Claremont w Kalifornii. Wybrała tę uczelnię, ponieważ była mała, znajdowała się na zachodnim wybrzeżu i miała również dobry program biochemii. Podczas studiów wielu profesorów wywarło na niej ogromne wrażenie. Jednym z nich była Sharon Panasenko, w której laboratorium prowadziła swoje pierwsze badania naukowe. Panasenko zainspirowała badaczkę nie tylko ze względu na swój talent naukowy, ale także dlatego, że pokazała, jak odnieść sukces jako kobieta w zdominowanym przez mężczyzn świecie nauki.

Po ukończeniu Pomona College Jennifer udała się na Uniwersytet Harvarda, gdzie w 1989 r. ukończyła doktorat z biochemii pod kierunkiem Jacka Szostaka, genetyka, który w 2009 r. zdobył Nagrodę Nobla za pomoc w ustaleniu, w jaki sposób telomery i enzym telomeraza chronią chromosomy. Jej badania doktoranckie koncentrowały się na kwasie rybonukleinowym (RNA), który jest obecny we wszystkich komórkach i bierze udział w syntezie białek. Doudna skoncentrowała swoje badania na rybozymach. Są to rodzaje RNA, które pomagają katalizować reakcje chemiczne białek. Wejście w dziedzinę RNA w tamtym czasie było dla Doudny niezwykle ekscytujące, ponieważ naukowcy dopiero zaczynali doceniać, jak dużą rolę odgrywa ta cząsteczka w komórkach. Jej doktorat okazał się zaledwie początkiem długiej kariery, w której próbowała rozpracować chemię leżącą u podstaw wielu biologicznych funkcji RNA. Podobnie jak wiele osób wokół niej była zaintrygowana pomysłem, że RNA może dostarczyć wskazówek na temat początków życia.

Po doktoracie Doudna spędziła trochę czasu, pracując z Szostakiem, a następnie wyjechała na staż podyplomowy do laboratorium Thomasa Cecha na Uniwersytecie Kolorado w Boulder. Jedną z atrakcji w pracy z Cechem było to, że właśnie zdobył Nagrodę Nobla w 1989 r. za odkrycie katalitycznych właściwości RNA. Miał również sprzęt do przeprowadzania dyfrakcji rentgenowskiej, która pomogłaby jej rozszyfrować trójwymiarową strukturę atomową RNA. Bez formalnego przeszkolenia w zakresie dyfrakcji rentgenowskiej, badaczka spędziła wiele czasu w laboratorium Cecha, zdobywając umiejętności wraz z metodą krystalizacji cząsteczek RNA w ramach przygotowań do ich obrazowania.

W 1994 r. Doudna opuściła laboratorium Cecha, aby objąć stanowisko adiunkta na Uniwersytecie Yale. Sześć lat później awansowała na profesora biofizyki molekularnej i biochemii Henry'ego Forda II. W 2002 r. przeniosła się na Uniwersytet Kalifornijski w Berkeley, gdzie została mianowana profesorem biochemii i biologii molekularnej. Berkeley było dla niej szczególnie atrakcyjne, ponieważ pozwoliło jej być bliżej swojej matki na Hawajach i dalszej rodziny. Dało jej to również dostęp do Lawrence Berkeley National Laboratory. Szczególnie zależało jej na wykorzystaniu synchrotonu, ogromnej maszyny dostarczającej wiązki promieniowania rentgenowskiego o wysokiej intensywności. Zapewniłoby jej to środki do zagłębienia się w złożoną strukturę białek i innych cząsteczek.

Jedno z jej pierwszych przełomowych odkryć miało miejsce, gdy była jeszcze doktorantką w laboratorium Szostaka. Tam wykazała, że RNA nie tylko przenosi instrukcje z DNA do syntezy białek, ale także pomaga katalizować ten proces. Praca ta, opublikowana w 1989 r., zrewolucjonizowała badania nad RNA. Siedem lat później Doudna (we współpracy z Thomasem Cechem) przedstawiła trójwymiarową strukturę domeny P4-P6 rybozymu intronowego grupy I Tetrahymena thermophila, szczególnego rodzaju RNA. Było to duże osiągnięcie, ponieważ wcześniej odkryto tylko jedną inną pojedynczą strukturę RNA – RNA transportujące (tRNA), które było znacznie mniejszy i prostszy niż rybozym. Współpracując z Cechem i innymi, w tym z Jamiem Catem, jej przyszłym mężem, Jennifer pomogła wykazać, że rybozym ma określony kształt i zorganizowaną strukturę podobną do białek.  Do 1998 r. jej zespół określili strukturę krystaliczną swojego pierwszego wirusowego RNA – wirusa zapalenia wątroby typu delta (HDV), ludzkiego patogenu związanego z wirusowym zapaleniem wątroby typu B. Pracując nad strukturą HDV, mieli nadzieję określić, w jaki sposób funkcjonują wirusowe RNA, aby opracować metody zwalczania chorób wirusowych.

Doudna jest ściśle związana z wynalezieniem nowego narzędzia do edycji genów, które radykalnie skróciło czas i pracę potrzebną do edycji genomu. Początkowo był to tylko projekt poboczny jej głównych badań. Jak opowiada w swojej książce Edycja genów. Władza nad ewolucją, którą napisała z Samuelem Sternbergiem w 2017 r., wszystko zaczęło się w 2005 r. od telefonu Jillian Banfield. Koleżanka z Berkeley poprosiła Jennifer, aby pomogła jej zrozumieć pewne powtarzające się sekwencje, które zauważyła w genomach niektórych kolonii bakterii, których próbki pobierała ze ścieków kopalni w północnej Kalifornii. Banfield była ciekawa, czy sekwencje te, znane jako CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats), mogą być jakąś formą mechanizmu RNA używanego przez bakterie do ochrony przed infekcją wirusową. Nigdy wcześniej nie zetknąwszy się z CRISPR, Doudna chciała dowiedzieć się więcej na temat działania tych sekwencji. Uważała, że te badania mogą pomóc w zrozumieniu, w jaki sposób małe cząsteczki RNA w ludzkich komórkach regulują geny i ścieżki interferencji RNA. Zaintrygował ją również pomysł, że bakterie mogą mieć układ odpornościowy podobny do ludzkiego, który rejestruje poprzednie choroby, aby powstrzymać przyszły atak. Do tej pory naukowcy zakładali, że bakterie mają jedynie prymitywny układ odpornościowy.

Kilka lat później, w marcu 2011 r., Doudna udała się na konferencję Amerykańskiego Towarzystwa Mikrobiologicznego w Puerto Rico, gdzie spotkała Emmanuelle Charpentier, francuską mikrobiolog i genetyk pracującą wówczas na Uniwersytecie Umea w Szwecji. Charpentier zauważyła tajemniczy enzym Cas9 związany z CRISPR, który wydawał się pomagać Streptococcus pyogenes (paciorkowcu ropotwórczemu, należącemu do paciorkowców beta-hemolizujących, rodzajowi bakterii, które powodują wiele chorób u ludzi), w walce z atakującymi wirusami. Polubiwszy Charpentier, Doudna zgodziła się z nią współpracować. Wysłała do współpracy Martina Jinka, swojego podoktoranckiego badacza z Czech. Następnie dołączyło do nich wielu innych badaczy, w tym Michael Hauser, student z Niemiec, który pracował w laboratorium Doudny, a także Krzysztof Chyliński, absolwent Politechniki Łódzkiej, polski doktorant Charpentier, który pracował w jej starym laboratorium na Uniwersytecie Wiedeńskim.

Po wielu miesiącach pracy naukowcy odkryli, że mechanizm obronny CRISPR składa się z dwóch oddzielnych cząsteczek RNA (CRISPR RNA i tracRNA), które pomagają Cas9 wyciąć kawałek DNA w precyzyjnym punkcie genomu. Bakterie wykorzystywały ten mechanizm do wycinania wirusowego DNA w dowolnym miejscu i czasie. Wkrótce po tym, jak to rozgryźli, Doudna i Jinek nagle zrozumieli, że ten sam bakteryjny system obronny może zostać przeprojektowany w laboratorium, aby zapewnić narzędzie do edycji genów we wszystkich rodzajach komórek różnych organizmów. W krótkim czasie zademonstrowali, przy użyciu genu meduzy zwanego zielonym białkiem fluorescencyjnym, że jest to możliwe. Zaskoczyło ich to, jak prosty i łatwy w użyciu był ten system. Rzeczywiście, było to znacznie mniej pracochłonne i szybsze niż poprzednie metody edycji genów, takie jak nukleazy z motywem palca cynkowego (ZFN) i nukleazy efektorowe podobne do aktywatorów transkrypcji (TALEN). W 2012 r. cały zespół opublikował swoje odkrycia w „Science”, konkludując: „Nasza metodologia oparta na zaprogramowanym przez RNA Cas9 [...] może oferować znaczny potencjał w zastosowaniach związanych z celowaniem w geny i edycją genomu”. Artykuł szybko przyciągnął uwagę biologów molekularnych i genetyków, którzy zrozumieli przełomowe znaczenie tej metody. Następnie zarówno Doudna, jak i inni naukowcy udowodnili, że technika ta może być stosowana w ludzkich komórkach.

Od 2012 r. Doudna została wciągnięta w wir ekscytacji, jaki CRISPR-Cas9 wywołał w wielu różnych zastosowaniach. CRISPR-Cas9 ma tę kluczową zaletę, że jest łatwy w inżynierii, mniej pracochłonny oraz tańszy (150 razy niż metoda ZFN). Ponadto jest bardziej precyzyjny. To, jak rewolucyjna okazuje się ta technika, można zobaczyć na przykładzie inżynierii genetycznie zmodyfikowanych myszy, modelu zwierzęcego szeroko stosowanego do badania genetyki i szlaków chorób. Przed pojawieniem się CRISPR-Cas9 inżynieria myszy z pojedynczą mutacją mogła zająć prawie dwa lata. Teraz można to osiągnąć w zaledwie miesiąc. Choć było to wielkie osiągnięcie, CRISPR-Cas9 postawiło przed Jennifer wiele pytań natury etycznej. Jej głównym zmartwieniem było wykorzystanie tej technologii na ludzkich embrionach, zanim zostanie odpowiednio udowodnione, że jest ona bezpieczna. Stała na czele publicznych debat na ten temat i w 2015 r. podjęła wysiłki na rzecz wprowadzenia tymczasowego ogólnoświatowego moratorium na kliniczne stosowanie tej techniki w ludzkich embrionach, zanim udowodniono jej bezpieczeństwo i w pełni rozważono jej konsekwencje.

Doudna zdobyła wiele nagród, a jej praca sprawiła, że „TIME” uznał ją za jedną ze 100 najbardziej wpływowych osób w 2015 r. Jest współautorką książki A Crack in Creation, osobistej relacji z jej badań oraz społecznych i etycznych implikacji stosowania metody edycji genów. 7 października 2020 r. otrzymała wspólnie z Emanuelle Charpentier Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii za rozwój edycji genów. Zapytana o swój sukces, Doudna komentuje, że w dużej mierze zawdzięcza go szczęściu w posiadaniu dobrych mentorów na wczesnym etapie kariery i swobodzie budowania zespołu laboratoryjnego z ludźmi, z którymi dzieli osobistą sympatię oraz tę samą naukową wizję i zapał. Kluczową kwestią dla niej jest posiadanie laboratorium ze wspierającym środowiskiem, w którym ludzie pracują razem jako zespół, a starsi członkowie są przygotowani do mentorowania młodszym. Wiele ze swoich osiągnięć przypisuje również Kaihongowi Zhou, kierownikowi laboratorium, który pracuje z nią od ponad trzydziestu lat, począwszy od czasów, gdy Doudna była na Uniwersytecie Yale.