El experimento Meselson-Stahl es un experimento realizado por Matthew Meselson y Franklin Stahl en 1958 que apoyó la hipótesis de Watson y Crick de que la replicación del ADN era semiconservadora . En la replicación semiconservadora, cuando se replica la hélice de ADN bicatenario , cada una de las dos nuevas hélices de ADN bicatenario constaba de una hebra de la hélice original y una recién sintetizada. Se le ha llamado "el experimento más bello de la biología". [1] Meselson y Stahl decidieron que la mejor manera de rastrear el ADN original sería etiquetarlos cambiando uno de sus átomos. Dado que el nitrógeno está presente en todas las bases del ADN , generaron un ADN original que contiene un isótopo de nitrógeno más pesado que el que estaría presente de forma natural. Esta masa alterada les permitió determinar qué cantidad de ADN original estaba presente en el ADN después de ciclos sucesivos de replicación.
Anteriormente se habían propuesto tres hipótesis para el método de replicación del ADN.
En la hipótesis semiconservadora , propuesta por Watson y Crick , las dos hebras de una molécula de ADN se separan durante la replicación. Luego, cada hebra actúa como plantilla para la síntesis de una nueva hebra. [2]
La hipótesis conservadora proponía que toda la molécula de ADN actuaba como plantilla para la síntesis de una completamente nueva. Según este modelo, las proteínas histonas se unen al ADN, haciendo girar la cadena y exponiendo las bases de nucleótidos (que normalmente recubren el interior) para los enlaces de hidrógeno. [3]
La hipótesis dispersiva está ejemplificada por un modelo propuesto por Max Delbrück , que intenta resolver el problema de desenrollar las dos hebras de la doble hélice mediante un mecanismo que rompe la columna vertebral del ADN cada 10 nucleótidos aproximadamente, desenrosca la molécula y une la vieja. hebra hasta el final de la recién sintetizada. Esto sintetizaría el ADN en trozos cortos alternando de una hebra a la otra. [4]
Cada uno de estos tres modelos hace una predicción diferente sobre la distribución del ADN "antiguo" en las moléculas formadas después de la replicación. En la hipótesis conservadora, después de la replicación, una molécula es la molécula "vieja" completamente conservada y la otra es ADN recién sintetizado. La hipótesis semiconservadora predice que cada molécula después de la replicación contendrá una hebra vieja y una nueva. El modelo dispersivo predice que cada hebra de cada nueva molécula contendrá una mezcla de ADN nuevo y antiguo. [5]
El nitrógeno es un componente importante del ADN. El 14 N es, con diferencia, el isótopo de nitrógeno más abundante, pero el ADN con el isótopo 15 N , más pesado (pero no radiactivo), también es funcional.
E. coli se cultivó durante varias generaciones en un medio que contenía NH 4 Cl con 15 N. Cuando se extrae el ADN de estas células y se centrifuga en un gradiente de densidad de sal ( CsCl ), el ADN se separa en el punto en el que su densidad es igual a de la solución salina. El ADN de las células cultivadas en medio 15 N tenía una densidad mayor que el de las células cultivadas en medio 14 N normal. Después de eso, las células de E. coli con sólo 15 N en su ADN se transfirieron a un medio de 14 N y se les permitió dividirse; el progreso de la división celular se siguió mediante recuentos celulares microscópicos y mediante ensayo de colonias.
El ADN se extrajo periódicamente y se comparó con ADN 14 N puro y ADN 15 N. Después de una replicación, se encontró que el ADN tenía una densidad intermedia. Dado que la replicación conservadora daría como resultado cantidades iguales de ADN de densidades más altas y más bajas (pero ningún ADN de densidad intermedia), se excluyó la replicación conservadora. Sin embargo, este resultado fue consistente con la replicación semiconservadora y dispersiva. La replicación semiconservativa daría como resultado un ADN de doble hebra con una hebra de ADN de 15 N y una de ADN de 14 N, mientras que la replicación dispersiva daría como resultado un ADN de doble hebra con ambas hebras con mezclas de ADN de 15 N y 14 N, cualquiera de las cuales habría aparecido como ADN de una densidad intermedia.
Los autores continuaron tomando muestras de células mientras continuaba la replicación. Se descubrió que el ADN de las células después de completar dos replicaciones consistía en cantidades iguales de ADN con dos densidades diferentes, una correspondiente a la densidad intermedia del ADN de las células cultivadas para una sola división en medio 14 N, la otra correspondiente al ADN de las células. cultivado exclusivamente en medio 14 N. Esto era inconsistente con la replicación dispersiva, que habría resultado en una densidad única, menor que la densidad intermedia de las células de una generación, pero aún mayor que la de las células cultivadas sólo en medio de ADN 14 N, como habría sido el ADN 15 N original. dividirse uniformemente entre todas las cadenas de ADN. El resultado fue consistente con la hipótesis de replicación semiconservativa. [6]