Poskus Meselson–Stahl sta leta 1958 izvedla Matthew Meselson in Franklin Stahl z uporabo DNK pri E. coli. S tem elegantnim eksperimentom sta dokazala, da je replikacija DNK polkonservativna (semikonzervativna): vsaka nastala dvojna vijačnica vsebuje en star, izvorni (starševski) vodnik in en novo sintetiziran vodnik.

Kako poteka polkonservativna replikacija

Pri polkonservativni replikaciji se dvojna vijačnica DNK razpre, vsaka izvorna veriga pa služi kot matrica za sintezo nove, komplementarne verige. Na koncu ima vsaka hčerinska molekula eno verigo, ki izvira iz izvorne molekule, in eno popolnoma novo verigo.

Možni načini replikacije

  • konzervativna replikacija: izvorna dvolančna molekula ostane nedotaknjena in iz nje nastaneta dve popolnoma novi dvolančni molekuli.
  • polkonservativna replikacija: vsaka hčerinska molekula vsebuje eno izvorno (staro) in eno novo verigo.
  • razpršena (disperzna) replikacija: nove in stare baze so vgrajene razpršeno po dolžini verige, tako da so hčerinske verige sestavljene iz mešanih segmentov stare in nove DNK.

Potek Meselson–Stahlovega poskusa

Meselson in Stahl sta uporabila razliko v gostoti, ki jo povzroči težji izotop dušika. Najprej so bakterije gojili v gojišču z izotopom dušika N15, tako da je ves dušik v začetni DNK postal težji (N15). Nato so bakterije prenesli v gojišče z razširjenim, lažjim izotopom N14 in dovolili, da se DNK podvoji eno ali večkrat. Po posameznih generacijah so izolirali DNK in jo ločili s pomočjo gostotne centrifugacije v centrifugirnem gradientu CsCl. Ta tehnika loči DNK glede na gostoto in tako omogoči opazovanje položaja tehtnejših, lažjih ali mešanih molekul.

Rezultati in interpretacija

Rezultati so bili jasni in skladni s polkonservativnim modelom:

  • Po eni replikaciji se je pojavila ena sama "sredinska" pasma (hipoteza: hčerinske molekule so bile hibridne – ena stara N15-veriga + ena nova N14-veriga). To izključuje popolnoma konzervativen model, ki bi pokazal ločeno težko (N15/N15) in popolnoma lahko (N14/N14) pasmo.
  • Po dveh replikacijah sta se pojavili dve pasmi: ena sredinska (hibridna) in ena lahka (N14/N14). Razpršena replikacija bi dala drugačen porazdelitveni vzorec (pasma z različnimi gostotami, ki ne ustreza preprosto hibridni in lahki frakciji), zato sta jo izključila tudi z nadaljnjimi analizami.

Zato je bil najbolj skladen model s podatki polkonservativen – vsaka nova dvolančnica vsebuje eno staro in eno novo verigo.

Pomen poskusa

Meselson–Stahlov poskus je klasičen primer dobro zasnovanega poskusa v molekularni biologiji: jasno je razlikoval med različnimi hipotezami in z enostavno, a prepričljivo metodo potrdil predvideni način podvajanja DNK po Watson–Crickovi strukturi. Rezultati so utrdili temelje razumevanja mehanizmov dedovanja in replikacije ter so imeli velik vpliv na nadaljnji razvoj genetike in celične biologije.