水和重水到底有什么不一样？

（图片来源：Shiuli Debnath/Pixabay）

从技术层面上来看，地球上的水并不都是同一个分子组成的。

不到一个世纪之前，人们发现了氢的同位素氘（也被简写作D），也揭示了另一种水的存在——重水。

这两者间确有区别。一个普通的氢原子的原子核只是一个质子，而其同位素氘的原子核则还包含一个中子，使得氘原子具有更大的质量。也正因此，由这种更重的氢原子所构成的水通常也被称为重水。

除了密度上10%的差别以外，水和重水并没有太大差别。这两种水具有一致的化学性质，不过氘之间的化学键与普通的氢原子（氕）有细微不同。

正因为成键行为上的细微不同，通过喝重水摄入氘会影响体内的化学反应。科学家们认为喝重水并不是个好主意，至少狂饮重水并不是个好主意。

但小剂量的摄入被认为对人体无害，事实上科学实验经常会给参与者发放重水。

由于这种偶然的摄入，近一个世纪以来，人们一直对重水与一般饮用水的味道异同存有疑问——同位素上的微小差异，人类的味觉能够察觉吗？

一个国际研究团队在最新研究中指出：“自20世纪30年代以来，有传闻称重水的味道不同于水，通常被称为‘甜味’。”该研究由两名共同第一作者、生化学家Natalie Ben Abu和Philip E. Mason领导。

“但是，Urey（发现氘的化学家Harold Urey）和Failla在1935年针对这个问题给出了结论——‘我们两人都无法发现普通蒸馏水与纯重水之间味道的差别’。”

这个结论是否为时过早？Ben Abu和Mason说，Urey和Failla对这个话题的明确态度实际上扼杀了接下来一个世纪这一领域的研究，至少在人类味觉方面。

大鼠实验表明，大量的重水摄入对动物是致命的，但对于大鼠是否能分辨出重水，尚没有明确的线索。

在过去的二十年间，我们对人类味觉感受器的理解不断进步，促使人们重新审视这些旧案。在Ben Abu与Mason最新的研究中，他们的团队终于肯定，重水的味道确实有不同之处。

“尽管这两种同位素名义上有着相同的化学性质，但我们已经表明，人类能够通过（基于化学感知的）味觉分辨出水和重水，后者具有明显的甜味。”研究资深作者、捷克科学院（Czech Academy of Sciences）的物理化学家Pavel Jungwirth说。

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在一个有28名参与者的味觉测试实验中，大多数受试者都能够区分水和重水，而将两者混合的测试表明，重水比例越高，混合物尝起来就越甜。

但在小鼠实验中，小鼠原本偏爱糖水，但它们对重水并没有表现出比普通水更多的偏爱——这意味着对小鼠而言，重水无法诱发人类感知到的甜味。

该团队进行的其他味觉测试指出了其原因，表明人类对重水的味觉是由TAS1R2/TAS1R3受体介导的，该受体对天然糖和人造甜味剂均会产生响应。

实验室使用HEK 293细胞进行的实验也说明了同一点，表明TAS1R2/TAS1R3暴露于重水时会有明显响应。

此外，基于分子动力学模拟的建模计算也揭示了蛋白质与水和重水之间相互作用的细微差异。该团队表示这需要进一步的研究来充分解释，但目前的结果与先前的研究相符，提供了另一个化学系统（包括水）中的核量子效应的例子。

“我们的发现表明，人类的甜味受体TAS1R2/TAS1R3对于重水的甜味感知十分重要。”作者总结。

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“在分子层面上，这种一般行为可以被归因为重水中的氢键比水中的氢键稍强，这是由于一种核量子效应，确切地说是零点能不同……虽然重水显然不能作为甜味剂使用，但它使我们能够一瞥甜味分子辽阔的化学世界。”

这一发现发表于《通讯生物学》（Communications Biology）。

(撰文：Peter Dockrill 翻译：武大可)