在生物学中，DNA的半保留复制是一个关键的过程，它确保了遗传信息能够准确地传递给下一代细胞。这一过程首次通过经典的Meselson-Stahl实验得到了验证，该实验巧妙地利用了氮同位素标记技术来追踪DNA分子的复制方式。
首先，在实验设计上，科学家们选择了氮作为标记元素。氮有稳定的同位素N-14和较重的同位素N-15。N-15比N-14略重，因此可以通过离心技术将含有不同氮同位素的DNA分子分开。实验开始时，细菌被置于以N-15为唯一氮源的培养基中生长数代，使得其DNA完全被N-15标记。
随后，当这些细菌转移到仅含N-14的培养基中继续生长时，新合成的DNA链将会包含N-14。通过定期取样并进行密度梯度超速离心，可以观察到DNA分子在试管中的分布情况。在第一代中，所有的DNA分子都呈现出中间密度，表明每个分子由一条旧链（重链）和一条新链（轻链）组成，这正是半保留复制的特征。
随着更多代的繁殖，可以看到新的DNA分子逐渐集中于轻密度区或继续保持中间密度的状态，进一步证实了半保留复制机制的有效性。这个实验不仅揭示了DNA复制的具体模式，还奠定了分子生物学研究的基础。
总结来说，Meselson-Stahl实验通过同位素标记与物理分离技术相结合的方法，清晰地展示了DNA是如何以半保留方式进行复制的。这种精确且严谨的研究方法对理解生命科学的基本规律具有里程碑意义。
