Vědci rozsekli stoletý spor o to, jak chutná těžká voda

8. 4. 2021 – 10:01 | Technologie | Nedd | Diskuze:

Vědci rozsekli stoletý spor o to, jak chutná těžká voda
Poznáte, ve které sklenici je kostka ledu z těžké vody? Snadná odpověď: vlevo. | zdroj: Profimedia

Důležitá látka v jaderných reaktorech, nástroj pro výrobu atomové bomby, ale i zaručený pomocník po prohýřené noci. To vše je těžká voda. Chutná ale stejně jako obyčejná voda, nebo je sladká, jak se proslýchalo? 

Na tuto otázku poskytli odpověď vědci Pavel Jungwirth a Phil Mason se studenty Carmelem Temprou a Victorem Crucesem Chamorrem z Ústavu organické chemie a biochemie Akademie věd ve spolupráci s výzkumníky z Německa a Izraele. Prokázali, že těžká voda má sladkou chuť.

O myších a lidech 

Těžká voda (D2O) se liší od obyčejné vody (H2O) tím, že vodíkové atomy tvořené protonem a elektronem (H) nahrazuje stabilní izotop vodíku zvaný deuterium (D), který má v jádře navíc i neutron. Nejvýznamnějším projevem této záměny je skutečnost, že těžká voda je o deset procent hustší než voda běžná.

Po chemické stránce přitom mezi oběma molekulami vody není prakticky žádný rozdíl.  „Navzdory tomu, že tyto dva izotopy vody jsou chemicky identické, a přestože chuťové vnímání je založeno právě na chemických vlastnostech, se nám podařilo jednoznačně prokázat, že lidé, na rozdíl od myší, jsou schopni odlišit jejich chuť a že těžká voda nám chutná sladce,“ říká o hlavním výsledku studie vedoucí týmu Pavel Jungwirth.

Vědci provedli chuťové experimenty na myších, lidech i na geneticky upravených buňkách obsahujících lidský receptor pro sladkou chuť. Tyto pokusy zkombinovali s metodami molekulárního modelování. Jejich výsledky popsané v časopise Communications Biology ukazují, že chuť těžké vody zprostředkovává u lidí receptor sladké chuti.

2021_04_07_b Rozdíly mezi chováním části lidského receptoru sladké chuti v H2O vs. D2O na základě analýzy tří trajektorií. | zdroj: AVCR

„Vnímání sladké chuti těžké vody je reálný efekt odehrávající se přímo na úrovni chuťového receptoru, a ne někde dále v signálních drahách. Vlastně to znamená, že svým jazykem jsme schopni vnímat rozdíly způsobené kvantovými efekty, což je fascinující,“ cituje web Biologického ústavu Pavla Jungwirtha.

Punkový experiment

Podle městských legend brání led z těžké vody bolestem hlavy po propité noci. Možnost využití deuteria jako léku na kocovinu ovšem snižuje cena těžké vody – několik takových kostek stojí víc než lahev kvalitní whisky. Ve větším množství navíc může těžká voda člověku ublížit.

Svým nevšedním pokusem porušil tým Pavla Jungwirtha jedno z nepsaných pravidel chemie. „Je to trochu punk. Základní princip každého chemika je, že se chemikálie neochutnávají. To se dělávalo do devatenáctého století, ale moderní chemici to prostě nedělají. Já se můžu omlouvat tím, že jsem původním vzděláním fyzik,“ vysvětlil Pavel Jungwirth.

I přes svůj neotřelý přístup slouží experiment jako základ k dalšímu možnému výzkumu. Vzhledem k tomu, že se těžká voda využívá v lékařství při metabolických měřeních, může zjištění, že vyvolává reakci receptoru sladké chuti, představovat důležitou informaci například pro klinické lékaře nebo pacienty.

Toto zjištění také může být zajímavou informací pro chemiky, kteří běžně používají těžkou vodu při určování chemické struktury metodami nukleární magnetické rezonance či neutronového rozptylu. Těžkou vody coby nové sladidlo ale neočekávejme.

I mistr objevitel se utne

Těžká voda se v přírodě vyskytuje ve zředěné formě, v laboratorních podmínkách se izoluje třeba pomocí elektrolýzy.

Experiment Pavla Jungwirtha tak konečně vyvrací domněnky, které se ve vědecké komunitě držely přes osmdesát let. Její objevitel, americký chemik Harold Urey, přitom ve svém článku v časopise Science v roce 1935 rezolutně tvrdil, že těžká voda nemá žádnou chuť.

„Naše studie s využitím moderních experimentálních postupů a metod počítačového modelování uzavírá letitý vědecký spor týkající se sladké chuti těžké vody a ukazuje, že i kvantové jevy v jádrech atomů mohou mít dopady na tak základní biologické funkce, jako je smyslové vnímání,“ řekl fyzikální chemik Jungwirth.

Zdroje:
AVCR, Communications Biology

Nejnovější články