مزلسون و استال کار خود را بر روی دو دسته باکتری E.coli که یکی را در محیط حاوی نیتروژن سنگین و دیگری را در محیط حاوی نیتروژن سبک کشت داده بودند، شروع کردند. نیتروژن موجود در محیط می تواند به بازهای نوکلئوتیدها وارد شده و در تولید دی‌ان‌ای باکتری شرکت کنند. بنابراین بعد از رشد باکتری‌ها برای چندین نسل متوالی، دو جمعیت باکتری به دست آوردند (یکی دارای دی‌ان‌ای سنگین و دیگری دارای دی‌ان‌ای سبک). در ادامه، مزلسون و استال باکتری‌ها را لیز کرده و دی‌ان‌ای آنها را در یک لوله حاوی سزیم کلراید با غلظت بالا قرار دادند. در این روش که لوله‌ها با سرعت بالا سانتریفیوژ می‌شوند سزیم کلراید یک شیب چگالی ایجاد می‌کند و مولکول‌های دی‌ان‌ای آنقدر ته نشین می‌شوند تا اینکه به منطقه هم چگال با چگالی خود برسند (اساس سانتریفیوژ شیب چگالی). بر این اساس، متوجه شدند که می‌توانند بین دی‌ان‌ای سنگین حاوی نیتروژن ۱۵ و دی‌ان‌ای سبک حاوی نیتروژن ۱۴ با مشاهده موقعیت‌های مختلف دی‌ان‌ای در درون شیب سزیم کلراید تمایز قائل شوند چون که دی‌ان‌ای سنگین چگال‌تر از دی‌ان‌ای سبک بوده و در بخش پایین‌تر لوله جمع می‌شود. بعد از اینکه آنها این روش را برای تشخیص دی‌ان‌ای سنگین از سبک ابداع کردند (امروزه برای جدا کردن دی‌ان‌ای پلازمیدی و دی‌ان‌ای کروموزومی باکتری هم استفاده می‌شود) شروع به آزمودن فرضیه‌هایی که در رابطه با نحوه همانندسازی از قبل ارائه شده بودند، کردند. یکی از این فرضیه‌ها نتایج مقاله‌ای بود که واتسون و کریک در مجله نیچر چاپ کرده بودند بطوریکه رشته‌های مارپیچ دی‌ان‌ای حین همانندسازی باز شده، هر رشته برای ساخت رشته مکمل دختری به عنوان الگو عمل می‌کند (امروزه این مدل را تحت عنوان مدل نیمه حفاظتی می‌شناسیم) البته قبل از این واتسون و کریک در مقاله قبلی خود که ساختار دی‌ان‌ای را پیشنهاد کرده بودند از مکانیسم جفت شدن بازهای مکمل به عنوان روشی برای توصیف کپی برداری مواد ژنتیکی ارائه کرده بودند. دانشمندان دیگر مانند دلبروک فرضیه‌های واتسون و کلیک را رد کرده و مدل پراکنده را به عنوان مدل ترجیحی همانندسازی ارائه داده بودند و مدل سوم نیز تحت عنوان مدل حفاظتی برای همانندسازی مطرح بود که در این مدل مارپیچ والد بعد از کپی برداری دست نخورده باقی مانده و مولکول دختری شامل دو رشته دی‌ان‌ای کاملاً جدید خواهد بود.
مزلسون و استال که آزمایش آنها به عنوان یکی از زیباترین آزمایش‌های زیست شناسی مطرح است، برای ارزیابی این سه فرضیه ابتدا یک ظرف از باکتری‌ها را که در محیط حاوی نیتروژن سنگین رشد داده بودند را به محیط حاوی نیتروژن سبک وارد کردند. در شروع آزمایش، دی‌ان‌ای از نوع سنگین بود اما با تقسیم‌های مکرر باکتری، دی‌ان‌ای سنتز شده جدید از نوع سبک می‌شد. آنها در ادامه توانستند تجمع دی‌ان‌ای سبک را پایش کرده و از آن به عنوان معیاری برای تایید یا رد هر کدام از فرضیه‌ها استفاده کردند. آنها مشاهده کردند که بعد از یک نسل کشت، دی‌ان‌ای والدی سنگین که متشکل از دو رشته حاوی نیتروژن ۱۵ بود، حذف شده و یک گونه جدید از دی‌ان‌ای که نواری مابین دی‌ان‌ای دارای نیتروژن سنگین و دی‌ان‌ای دارای نیتروژن سبک بود را تشکیل شده است بنابراین این گونه نتیجه‌گیری کردند که مارپیچ تازه ساخته شده باید ترکیبی از ایزوتوپ‌های سبک و سنگین باشد. این مشاهدات در همان ابتدا مدل حفاظتی همانندسازی دی‌ان‌ای که طبق آن دی‌ان‌ای والد به طور کامل باید از نوع سنگین باقی بماند و دی‌ان‌ای دختری باید به طور کامل از نوع سبک باشد را رد می‌کرد. ولی تا به اینجا، نتایج با مدل نیمه حفاظتی و همینطور مدل پراکنده که طبق آن دی‌ان‌ای هیبرید مخلوطی از رشته‌های سبک و سنگین است، سازگار بود. برای ایجاد تمایز بین دو گروه باقی مانده، مزلسون و استال به حرارت دهی روی آوردند. با حرارت دهی پیوندهای هیدروژنی بین دو رشته شکسته شده و ایجاد تک رشته می‌کند. بنابراین وقتی که قبل از سانتریفیوژ، مولکول‌های هیبرید را حرارت دادند مشاهده کردند که یک رشته دی‌ان‌ای سنگین و دیگری سبک است این یافته مدل نیمه حفاظتی را تایید می‌کرد چون اگر مدل پراکنده درست بود رشته‌های حاصل باید مخلوطی از قطعات سنگین و سبک بودند و تمام نوارهای ایجاد شده در سانتریفیوژ در منطقه چگالی حد واسط قرار می‌گرفتند. این آزمایشات زیست شناسان را متقاعد کرد که فرضیه واتسون کریک و مدل نیمه حفاظتی برای همانندسازی درست است.
واتسون و کریک در مقاله معروف دو صفحه‌ای خود در سال ۱۹۵۳ در مورد تشریح مدل ساختار دی‌ان‌ای پیشنهاد کردند که جفت شدن بازهای مکمل یعنی آدنین/تیمین و گوانین/سیتوزین با یکدیگر در طول دو رشته مارپیچ دی‌ان‌ای باعث حفظ دو رشته دی‌ان‌ای در کنار یکدیگر می‌شوند. آن ها در انتهای این خبر علمی بزرگ یادآور شدند که این جفت بازهای اختصاصی مفروض، مکانیسم کپی برداری احتمالی را برای مواد ژنتیکی پیشنهاد می‌کنند و یک ماه بعد در مجله نیچر در مقاله دوم خود در رابطه با چگونگی همانندسازی دی‌ان‌ای پیشنهاد کردند که دو رشته مارپیچ دی‌ان‌ای باز شده و هر رشته برای ساخت رشته مکمل دختری به عنوان الگو عمل می‌کند.
بدون دیدگاه