Это может немного шокировать, но технически говоря, не вся вода на Земле состоит из молекул H2O.
Менее века назад открытие изотопа водорода дейтерия - 2H, но часто упрощенного до D - показало существование другого типа воды с химической формулой 2H2O или просто D2O.
Вот чем они отличаются. Типичный атом водорода содержит в своем ядре один протон. Однако изотоп дейтерия помимо протона имеет нейтрон, что придает атому водорода большую массу. Следовательно, воду, образованную этим типом тяжелого водорода, обычно называют ... тяжелой водой.
Помимо этого ключевого различия между H2O и D2O, которое дает тяжелую воду примерно на 10 процентов большей плотности, чем обычная вода, эти два типа воды химически одинаковы, хотя дейтерий действительно проявляет несколько отличное от обычного водорода поведение связывания (который, кстати, также известен как протий, 1H).
Из-за этого измененного поведения связи, которое может повлиять на химию организма, если вы проглотите дейтерий в D2O, ученые обычно говорят, что пить тяжелую воду - не лучшая идея, по крайней мере, не в больших дозах.
Однако небольшие количества считаются безвредными для человека и на самом деле часто вводятся участникам научных экспериментов.
Из-за такого случайного потребления, которое прошло уже почти столетие, давнишний возникает вопрос о том, имеет ли тяжелая вода такой же вкус, как обычная питьевая вода, или ее тонкие изотопные вариации приводят к другому вкусу, который люди могут почувствовать.
«Имеются неофициальные данные 1930-х годов о том, что вкус чистого D2O отличается от нейтрального вкуса чистой H2O, и описывается в основном как «сладкий»», - международная группа исследователей во главе с первыми авторами и биохимиками Натали Бен Абу и Филипом Э. Мэйсоном объясняет в новом исследовании.
Однако Юри и Фаилла [первым из них был Гарольд Юри, ученый, открывший дейтерий] ответили на этот вопрос в 1935 году, авторитетно заключив, что, попробовав «ни один из нас не мог обнаружить ни малейшей разницы между вкусом обычной дистиллированной воды и вкусом чистой тяжелой воды».
Но не был ли этот вывод немного преждевременным? Бен Абу и Мэйсон говорят, что однозначное мнение Юри и Фаиллы по этой теме фактически сдерживало дальнейшие исследования в этой области на большую часть следующего столетия, по крайней мере, с точки зрения тестирования вкусов человеком.
Испытания на крысах показали, что чрезмерное потребление тяжелой воды может быть фатальным для животных, но доказательства того, могут ли крысы почувствовать разницу, остаются неясными.
За последние два десятилетия или около того прогресс в нашем понимании человеческих вкусовых рецепторов побудил к повторному открытию старых случаев, подобных этому, - и в своем новом исследовании Бен Абу, Мейсон и их команда наконец-то смогли подтвердить, что во вкусе тяжелой воды действительно есть нечто иное.
«Несмотря на то, что два изотопа номинально химически идентичны, мы убедительно показали, что люди могут различать по вкусу (основанному на химическом восприятии) H2O и D2O, причем последний имеет отчетливый сладкий вкус», - объясняет старший автор и физик-химик Павел Юнгвирт из Чешской академии наук.
В эксперименте по тестированию вкуса с 28 участниками большинство людей смогли различить H2O и D2O, а тесты со смешанным количеством воды показали, что большая доля тяжелой воды воспринималась как более сладкая на вкус.
Однако в тестах на мышах животные, похоже, животные, по-видимому, не предпочитали пить тяжелую воду обычной воде, хотя они действительно предпочитали воду с сахаром, что свидетельствует о том, что у мышей D2O не вызывает такого же сладкого вкуса, который люди могут ощущать.
Другие вкусовые тесты, проведенные командой, показывают, почему это так, указывая на то, что вкусовая восприимчивость человека к D2O опосредована вкусовым рецептором TAS1R2/TAS1R3, который, как известно, реагирует на сладость как в натуральном сахаре, так и в искусственных подсластителях.
Эксперименты в лаборатории с клетками HEK 293 подтвердили то же самое, показывая устойчивые ответы в клетках, экспрессирующих TAS1R2/TAS1R3, при воздействии D2O.
Кроме того, компьютерное вычислительное моделирование с симуляцией молекулярной динамики выявило небольшие различия во взаимодействиях между белками и H2O по сравнению с D2O, что, по словам команды, требует дальнейшего изучения, чтобы полностью объяснить это, но согласуется с предыдущими исследованиями и представляет другой пример ядерных квантовых эффектов в химических системах, включая воду.
«Наши результаты указывают на то, что рецептор сладкого вкуса человека TAS1R2/TAS1R3 важен для сладости D2O», - заключают авторы.
«На молекулярном уровне это обычное поведение может быть прослежено до немного более сильной водородной связи в D2O по сравнению с H2O, которая обусловлена ядерным квантовым эффектом, а именно разницей в нулевой энергии… Хотя это явно не практичный подсластитель, тяжелая вода дает возможность заглянуть в широко открытое химическое пространство сладких молекул».
Результаты опубликованы в журнале Communications Biology.
Источник: Science Alert
