Un gran secreto revelado por un experimento simple.

¿Cómo se copia la información genética para pasarla de un generación a otra? de bacterias o de lo que sea que este vivo. El 15 de julio de 1958 se publicó el rompedor artículo con los resultados del maravilloso experimento de Meselson y Stahl, donde se demostraba que la copia de los genomas bacterianos, la replicación del DNA era semiconsevativa. Ni conservativa, ni dispersiva, ‘se-mi-con-ser-va-ti-va’. Es decir, en la replicación, a partir de una cadena doble de ADN se producían dos copias, cada una de las cuales llevaba una de las cadenas de la doble hebra original. Las dos células hijas eran en parte viejas y en parte nuevas. Un gran ScienceMoment.

Cuando una célula se divide debe copiar su material genético íntegramente y repartir una de las copias a cada célula hija. Antes de 1957 no se sabía cómo se producía y se especulaba mucho sobre si una de la células hijas llevaría en material original y la otra el material copiado (conservativa), si se separaban las dos hebras y cada una servia de molde para elaborar dos copias, o la tercera hipótesis en la que se fragmentaba el ADN a copiar y las células hijas llevaban partes de las dos hebras originales mezcladas.

Matthew Meselson y Frank Stahl idearon un precioso experimento capaz de dilucidar la solución entre las distintas opciones. No fue fácil, para ello tuvieron antes que diseñar una técnica capaz de diferenciar entre ADN pesado (cargado con el isótopo de nitrógeno N15) y ADN ligero (compuesto por el isótopo N14). La técnica era una separación por diferencia de densidad en gradiente de cloruro de cesio (CsCl) utilizando la centrifugación. El ADN pesado al centrifugar en gradiente quedaba más abajo en el tubo formando una banda y el más ligero quedaba más arriba formando otra.

En el experimento hicieron crecer bacterias en un medio con una fuente de nitrógeno pesadado N15 por los que al analizar su ADN solo apariecia la banda más baja. Al cambiar estas bacterias a un medio con nitrógeno N14 más liviano y tras una sola división (unos 20 min) apareció en la centrifugación del ADN solo una banda intermedia entre la posición pesada y liviana, se había descartado la hipótesis conservativa. En la segunda generación de bacterias crecidas en N14 aparecieron bandas en la posición liviana y menos en la intermedia. En la tercera generación todavía menos en la intermedia y más cantidad en la banda liviana. Estos resultados ya eran solo compatibles con la hipótesis semiconservativa.

meselsonStahl

De esta manera con un simple y precioso experimento vimos que el mecanismo de replicación que propusieron Watson y Crick era el real y la manera material en que se producía. La doble hélice era capaz de separarse y ser copiada repartiendo el material genético original entre la dos células hijas. Una preciosa historia llena de química y de física.

El experimento explicado en un vídeo

La historia del descubrimiento explicada por el propio Meselson, para ver que detrás de todo descubrimiento hay una historia más allá de lo ideal que cuentan las historias de los libros de texto.

Esta entrada participa en el XLIX Carnaval de la Química alojado en el blog Radical Barbatilo de @JGilMunoz

REFERENCIAS
The Replication of DNA in Escherichia coli. Meselson, M. and Stahl, F.W. (1958). Proceedings of the National Academy of Sciences, 44(7): 671-82. doi:10.1073/pnas.44.7.671.PMID 16590258.

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