Como o DNA se replica?
O experimento de Meselson e Stahl, considerado o mais bonito da biologia, mostrou que a replicação do DNA é semiconservativa
POR THABATA OLIVEIRA | 09/03/2026
O experimento realizado por Matthew Meselson e Franklin Stahl em 1958 é frequentemente descrito como “o experimento mais bonito da biologia”, pela elegância com que resolveu uma questão fundamental: como o DNA se duplica.
Após a proposta da estrutura da dupla hélice por James Watson e Francis Crick em 1953, surgiu uma hipótese natural: as duas fitas do DNA poderiam se separar e servir de molde para a síntese de novas fitas complementares.
Mas essa ideia precisava ser testada experimentalmente.
Três modelos possíveis de replicação
Na época, três modelos principais eram considerados:
1. Replicação conservativa
A molécula original permanece completamente intacta, enquanto uma nova molécula é sintetizada como uma cópia inteira.
Após a replicação, uma molécula seria totalmente antiga e a outra totalmente nova.
2. Replicação dispersiva
O DNA original seria fragmentado e misturado com DNA recém-sintetizado.
Cada molécula resultante conteria segmentos antigos e novos intercalados ao longo de toda a cadeia.
3. Replicação semiconservativa
As duas fitas da molécula original se separam.
Cada fita serve de molde para a síntese de uma nova fita complementar.
Assim, cada molécula filha contém uma fita antiga e uma fita recém-sintetizada.
O desafio era desenvolver um experimento capaz de distinguir entre essas três possibilidades.
A estratégia experimental
Meselson e Stahl idealizaram um experimento que permitia distinguir o DNA antigo do DNA recém-sintetizado. Eles trabalharam com a bactéria Escherichia coli e exploraram uma estratégia baseada em diferenças de densidade molecular.
Primeiro, cultivaram as bactérias em um meio contendo nitrogênio pesado (¹⁵N). Com isso, todo o DNA das células passou a incorporar esse isótopo.
Em seguida, transferiram as bactérias para um meio contendo nitrogênio leve (¹⁴N) e acompanharam, ao longo de várias gerações, a composição do DNA recém-sintetizado.
Como distinguir DNA antigo e novo
Para analisar os resultados, os pesquisadores utilizaram centrifugação em gradiente de densidade de cloreto de césio (CsCl).
Durante a centrifugação:
- forma-se um gradiente de densidade na solução
- as moléculas de DNA migram até a posição do gradiente onde sua densidade se iguala à densidade da solução, formando bandas distintas detectadas por absorção ultravioleta
Assim:
- DNA com ¹⁵N forma uma banda mais pesada
- DNA com ¹⁴N forma uma banda mais leve
- DNA híbrido aparece em posição intermediária
O que aconteceu após cada geração
Após uma geração
Todo o DNA apresentava densidade intermediária.
Isso indicava que cada molécula continha:
- uma fita antiga (com ¹⁵N)
- uma fita nova (com ¹⁴N)
Ou seja, moléculas híbridas.
Após duas gerações
Duas bandas apareceram:
- uma intermediária (DNA híbrido)
- uma leve (DNA totalmente novo)
Esse padrão corresponde exatamente às previsões do modelo semiconservativo.
A conclusão
Meselson e Stahl demonstraram que:
- cada molécula de DNA contém duas subunidades complementares
- durante a replicação, essas subunidades se separam
- cada nova molécula recebe uma subunidade parental e uma recém-sintetizada
Esse resultado confirmou experimentalmente o mecanismo de replicação previsto pelo modelo da dupla hélice.
Meselson, M., & Stahl, F. W. (1958). The replication of DNA in Escherichia coli. Proceedings of the National Academy of Sciences, 44(7), 671–682. https://doi.org/10.1073/pnas.44.7.671