¿Cuál es la razón para decir que la auto duplicación del ADN es semiconservativa?

Que la replicación del ADN es semiconservativa quiere decir que a partir de una doble cadena de ADN ya existente (la "madre") se lee, se copia y se crea una hebra nueva a partir de una vieja, que actúa como molde complementario. Es decir, la doble hebra "hija" de ADN resultante está formada por una hebra antigua y otra nueva que se aparean complementariemente. Ésta es una de las hipótesis que se formularon inicialmente para explicar cómo se replicaban estos ácidos nucléicos.

Otra de las hipótesis era la conservativa: las dos hebras de una doble cadena de ADN son copiadas, pero dando lugar a dos dobles hélices, una de las cuales está formada exclusivamente por las dos hebras antiguas, y la otra por las dos hebras nuevas.

Finalmente, había incluso otra hipótesis alternativa, la de la replicación dispersiva, que propugnaba que la doble cadena de ADN se copiaba y replicaba a trozos, mezclandose fragmentos de cadenas viejas con nuevas.

Esta última hipótesis era más difícil de justificar biológicamente y se abandonó bastante rápidamente, pero durante un tiempo los científicos discutieron si la replicación conservativa o la semiconservativa serían las correctas.

(De "Primeras hipótesis sobre la replicación del ADN")

El experimento que resolvió estas dudas fue llevado a cabo por Meselson y Stahl en 1957, creciendo la bacteria Escherichia coli en un medio cuyos nutrientes tenían el isótopo de nitrógeno conocido como N-15. Este isótopo es más pesado que el N-14 (posee un neutrón más). El N-14 es el más abundante en la naturaleza, pero ambos son estables y asimilables biológicamente en cualquiera de las macromoléculas que incorporen este átomo (por ejemplo, los grupos amino de las proteínas, o la las bases nitrogenadas de los ácidos nucléicos), que son plenamente funcionales.

Pues bien, ese cultivo de células de E. coli crecidas con el isótopo pesado (cultivo n=0 generaciones) se transfirió a un medio conteniendo únicamente el isótopo ligero de N y se dejó crecer de nuevo hasta que la población se duplicó (n=1 generación) y así sucesivamente (n=2, 3,… generaciones), incubándolos siempre en las mismas condiciones.

De cada generación n obtenián muestras, a partir de las cuales extraían su ADN, y sometían ese ADN purificado a centrifugación en un gradiente de densidad. Esta técnica hace que una molécula de una determinada densidad avance por el tubo de centrífuga en el que está el gradiente (que se suele conseguir con soluciones de sacarosa o cloruro de cesio) hasta situarse a la altura que corresponde a la misma densidad. Al hacerlo, observaron lo siguiente:

• Para la muestra de n=0 obtuvieron una banda de ADN en el gradiente, a la altura del tubo que correspondería a la densidad de esta macromolécula si en su composición sólo hubiera el isótopo pesado de N.
• Para la muestra de n=1 obtuvieron de nuevo una sola banda de ADN en el gradiente, PERO a una altura que correspondía a una densidad menor. Esta observación permitió descartar la hipótesis conservativa, ya que si ésta fuera cierta deberíamos encontrar dos bandas: una a la misma altura que la de n=0 (las hebras viejas), y otra a una altura diferente (las hebras nuevas). Sin embargo, al sólo ver una única banda a una densidad menor, quería decir que las nuevas moléculas de ADN tenían una mezcla de nuevas y viejas bandas.
• Para la muestra de n=2 (y sucesivas) vieron DOS bandas: una de las bandas estaba a la misma altura que la observada en n=1, mientras que la otra se situaba a una altura correspondiente a una densidad aún menor (y que era la misma que se obtenía si el cultivo de E. coli se crecía exclusivamente en presencia del isótopo ligero de N). A medida que aumentaba n, seguía habiendo esas dos bandas, pero la banda "ligera" era cada vez más abundante, y la otra más fina. Estas observaciones permitieron tanto descartar la hipótesis dispersiva como confirmar la semiconservativa. Si el ADN se replicaba de acuerdo a la hipótesis dispersiva, deberían haber encontrado múltiples bandas de densidades intermedias. Al sólo encontrar una banda para la densidad "mixta" de ADN y otra para la "ligera", la única interpretación lógica era la de la replicación semiconservativa.

(Wikipedia)

En mi opinión, el experimento de Meselson-Stahl es uno de los más bonitos e imaginativos de la incipiente Biología Molecular, y demuestra que, con suficiente ingenio, se puede llegar a conclusiones muy interesante y válidas, independientemente de los recursos de que se disponga.

Otro día hablaremos de cómo se empezó a desentrañar el código genético…