Während der Replikation kommt es zu einer Vervielfältigung des Erbguts. Zu Beginn der 50'er Jahre war jedoch noch unklar, nach welchem Prinzip die Replikation abläuft. In der Biologie wurden drei mögliche Modelle kontrovers diskutiert.




Die konservative Replikation: Die ursprüngliche DNA bleibt in ihrer Form erhalten. Es werden zwei neue Einzelstränge synthethisiert, die zusammen einen Doppelstrang bilden.

Die semikonservative Replikation: Zu jeweils einem Mutterstrang wird ein neuer Tochterstrang synthethisiert. Damit bleibt die DNA zur Hälfte erhalten und die andere Hälfte wird neu gebildet.

Die disperse Replikation: Die Tochtermoleküle bestehen aus einer abwechselnden Mischung von alten und neu synthethisieren Strängen.

Matthew Meselson (*1930) und Franklin Stahl (*1929), zwei US-Amerikanische Genetiker, experimentierten mit Escherichia coli Bakterien, um dem Rätsel der Replikation auf die Spur zu kommen.

Dafür gaben sie die Bakterien auf ein Nährmedium, dass das Stickstoffisotop 15N enthielt. So kam es zu einem Einbau des Isotops in die DNA der Bakterien. Nach einer Weile überführten sie die Bakterien auf ein Nährmedium mit dem Stickstoffisotop 14N. Die beiden Isotope unterscheiden sich nur im Hinblick auf ihre Masse und das machten sich Meselson und Stahl zu Nutze: Sie extrahierten die DNA der Nachfolgeneration und zentrifugierten das Erbgut. Das Ergebnis (eine Bande) lag genau zwischen den Dichtegradienten von 14N und 15N, was die konservative Replikation aussschloss. Denn sonst hätte das zentrifugierte Erbgut sich auf die Dichtegradienten 14N und 15N aufteilen müssen, weil die Parentalgeneration (P1) der Bakterien 15N eingebaut hatte und die erste Filialgeneration (F1) nur 14N hätte einbauen können.

Damit kamen nur noch die semikonservative oder die disperse Replikation in Betracht. Der Versuch wurde um noch eine weitere Filialgeneration weitergeführt (F2). Doch dieses Mal bekam man zwei verschieden schwere Banden bestehend aus einer leichten 14N Bande und einer schwereren 14N+15N Bande. Disperse Replikation war damit ebenso ausgeschlossen, denn in diesem Fall hätte sich nur eine Bande bilden dürfen (durch den immer wieder gleichmäßigen Einbau von 14N und 15N).