Dos características estructurales de la molécula de ADN proporcionan una base para los mecanismos de la herencia: las cuatro bases de nucleótidos y su naturaleza bicatenaria. El modelo Watson-Crick de la estructura de doble hélice del ADN, propuesto en 1952, se basó en gran medida en el trabajo de cristalografía de rayos X de los investigadores Rosalind Franklin y Maurice Wilkins. Watson, Crick y Wilkins recibieron conjuntamente el Premio Nobel de Fisiología o Medicina por su trabajo en 1962. Franklin fue, de manera controvertida, excluido del premio por razones que aún se debaten.
El modelo de Watson-Crick del ADN, muy simplemente, propuso que el ADN está formado por dos hebras de nucleótidos que se retuercen entre sí para formar una hélice dextrógira y que el emparejamiento de nucleótidos tiene lugar entre una purina y una pirimidina.
Las dos hebras de ADN son antiparalelas, lo que significa que el extremo 3′ de una hebra se enfrenta al extremo 5′ de la otra. Esto permite que cada hebra actúe como un molde para su compañero durante la replicación del ADN, produciendo dos nuevas hebras de ADN que son exactamente complementarias entre sí. Sin embargo, no estaba claro si la replicación del ADN se produjo o no de esta manera.
El experimento de Meselson y Stahl
Meselson y Stahl cultivaron E. coli durante varias generaciones en un medio que contenía un isótopo “pesado” de nitrógeno, 15N. Con el tiempo, el nitrógeno pesado se incorporó a las bases de nucleótidos nitrogenados y, por lo tanto, al ADN. Después de esto, la E. coli se colocó en un medio que contenía un isótopo diferente de nitrógeno, 14N, y se cultivó durante varias generaciones más. Después de cada generación, se aisló una muestra de ADN de algunas de las células, se cargó en un gradiente y se centrifugó a altas velocidades. En un gradiente, el ADN se separará de acuerdo con su densidad flotante (es decir, la densidad dentro del gradiente donde flotará el ADN).
En el medio 15N, se observó una sola banda de alta densidad en la parte inferior del tubo de centrífuga. Inmediatamente después de que las bacterias se transfirieron al medio “más ligero”, esta banda única se desplazó hacia arriba en la columna, lo que indica una densidad más baja. Sin embargo, las generaciones posteriores dieron como resultado dos bandas: una correspondiente a la densidad de 14N y otra en una ubicación intermedia. Este resultado solo pudo explicarse por un modo de replicación semiconservador, validando así el modelo de Watson-Crick.
