重氮盐水里的绝美实验:梅塞尔森-斯塔尔氯化铯超速离心锁定半保留复制
1958 年 7月15日 · 氯化铯(CsCl)等密度超速离心管、分析超速离心机紫外吸收石英池与感光胶片
你知道吗?
世界上最优雅的几何证明不在黑板上,而在一根旋转了两万分钟的石英离心管里。
当沃森与克里克描绘出DNA互补双螺旋时,全全保留、半保留与分散保留三种假说的混战拉开帷幕。1957年加州理工学院的马修·梅塞尔森与富兰克林·斯塔尔设计了被誉为“生物学史上最美丽的实验”。他们将大肠杆菌先在含有重同位素15NH4Cl的培养基中培养数十代,使DNA全被重氮浸透;随后猛烈清洗菌体并骤然转入轻氮14NH4Cl培养基。
每隔一个细胞分裂周期,研究者立即吸取菌液用溶菌酶破壁,与高浓度氯化铯溶液混合后注入分析超速离心机的石英池中,以每分钟四万转超高速离心20小时。在高达14万倍重力场下,氯化铯自发形成从管底到液面的致密密度梯度,浮力使得重同位素DNA与轻同位素DNA在不同深度悬停。
紫外吸收胶片记录了震撼的一幕:繁殖一代后只有一条处于纯15N与纯14N正中间的“杂合带”;繁殖两代后杂合带与轻带比例精准呈现1:1!这一结果彻底枪毙了保留型假说,将半保留复制镌刻入生命宪法。