メセルソン-スタールの実験
まず、通常の窒素14より重い、窒素15からなる塩化アンモニウムを含む培地を作り、大腸菌をこの培地で培養、増殖させた。これによって、増殖した大腸菌のDNAに含まれる窒素は、その大部分が窒素15であると判断する。その後、大腸菌を取り出し、今度は窒素14を含む培地に移して培養すれば、新しく合成されるポリヌクレオチド鎖は窒素14を使って合成されるから、古いDNA鎖とは重さで区別できるはずである。そこで、窒素14の培地に移してからの時間経過に沿ってDNAを取り出し、その重さを調べることができれば、DNA合成のやり方が判断できるはずである。
ただし、その重さの差はごくわずかである。これを区別するためには密度勾配遠心法が開発された。これは、塩化セシウム溶液を超遠心分離器に長時間かけることで濃度勾配を作るもので、その結果、沈降セル内の溶液は底の方ほど濃度が高く、上に行くほど濃度が低い勾配を生じる。ここに密度の異なる試料を入れて、改めて遠心分離をかけると、試料はそれ自身の密度と釣り合う位置に沈んで、狭いバンドを作ることから、わずかの密度の差を区別できるというものである。
これにこの大腸菌のDNAをかければ、重い窒素15だけを含むDNA鎖は一番底に近い位置に出て、軽い窒素14だけからなるDNA鎖は上の層に出る。窒素14を含むポリヌクレオチド鎖と窒素15の鎖とを一本ずつ含むDNAは、両者の中間の位置に出るはずである。また、両者の一部が交じったDNA鎖があるならば、その混合の程度に応じて、両者の中間の任意の位置に出ると考えられる。