Meselson と Stahl の実験

ワトソンとクリックによって DNA の構造が発表された 1950 年代、DNA の複製 機構に関する仮説は以下の 3 つが主流であった (1)。図は ref. 2 より。

1. 半保存的複製 (semi-conservative): 1 本の鎖が鋳型になり、新しい DNA が作られる。
2. 保存的複製 (conservative): 2 本鎖がそのまま鋳型になり、新しい 2 本鎖 DNA が作られる。
3. 分散的複製 (dispersive): もとの 2 本鎖が細かく分かれて鋳型となる。不連続的複製 discontinuous replication とも呼ばれる。

Meselson と Stahl の実験は、半保存的複製 semiconservative replication によって DNA が複製されることを示した実験である (1)。実験の概要は図 (Public domain) の通り。

実験のポイントは、超遠心によって ¹⁴N と ¹⁵N で標識した DNA を分離できる点にある。以下の 0 から 4 は、図の generation 0 から 4 に対応している。

0. まず、¹⁵N を含む培地中で大腸菌を培養する。このとき、すべての DNA が ¹⁵N を含むので、重いバンドが 1 本観察される。
1. 1 世代あとでは、すべての DNA が中間の位置に観察される。つまり、重い DNA と軽い DNA がペアになっているということで、保存的複製が否定される。
2. 2 世代あとでは、中間および軽い DNA が観察される。
3. 3 世代あとでも中間および軽い DNA が観察されるが、中間の DNA の相対量は半分に低下する。
4. 4 世代あとでは、中間の DNA の相対量がさらに半分に低下する。

この結果からは、元の DNA がちょうど半分になるように分散的複製が行われている可能性は否定できない。しかし、DNA の二重らせん構造や、分散的複製において元の DNA の量を 50% に保つことの難しさから、総合的に半保存的複製が支持される。

References

1. Amazon link: Pierce 2016. Genetics: A Conceptual Approach: 使っているのは 5 版ですが、6 版を紹介しています。
2. By The original uploader was Adenosine at English Wikipedia. - Transferred from en.wikipedia to Commons., CC BY-SA 2.5, Link

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