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水“增重”后,生物还能安然无恙吗?

   时间:2025-02-05 18:18:43 来源:大科技杂志社作者:大科技杂志社编辑:快讯团队 发表评论无障碍通道

在探讨生命的奥秘时,我们常常提及一个不可或缺的元素——水。水,这一生命之源,滋养着地球上的万物。然而,设想一下,如果水突然发生了改变,比如它的“体重”增加了,这将对生物界产生怎样的影响呢?

在化学的世界里,氢元素拥有三位“同胞兄弟”:氕、氘和氚。它们之间的主要区别在于中子数的多少,这也直接决定了它们的“体重”。在地球上,我们最常见到的,也是生物体最为熟悉的水,其氢原子几乎都是最轻的氕。那么,如果氕“变身”为氘或氚,这样的水还能否被生物所饮用呢?

根据所含中子的不同,我们将含有氘或氚的水分别称为重水和超重水。超重水因氚的放射性而具有放射性,这显然不是生物体所能承受的。而重水,虽然氘并不具有放射性,但其对生物体的影响却远非我们想象的那般简单。

氘与氕之间,仅仅多了一个中子,但这微小的差别却对氢的原子性质产生了显著的影响。氘形成的氢键比氕形成的氢键更强,这意味着水的化学性质发生了改变。而水是生物体内最重要的溶剂,许多关键的生理反应都在水中进行。因此,如果水的性质发生变化,生物体的正常生理功能很可能会受到影响。

有丝分裂,这一生物体用来修复和繁殖的重要生理过程,就受到了重水的影响。当细胞中的水分被大量置换为重水时,生物体就难以将细胞质及其中的遗传物质均等地分配到分裂出的新细胞中。这会导致新产生的细胞大小不一,进而引发一系列严重的后果,甚至导致生物体的死亡。动物实验也证实了这一点,小鼠和狗在重水含量达到一定比例时会不育,而鱼类和蝌蚪在重水含量过高时会迅速死亡。

尽管重水对生物体有着潜在的危害,但我们也不必过于恐慌。因为氘作为天然的氢同位素,在自然环境中与氕相伴而生,水中也含有一定量的氘。因此,人体本身也存在一定量的重水。少量饮用重水,对生物体几乎没有影响。

那么,重水到底好不好喝呢?历史上,确实有人亲自品尝过重水。同位素示踪法的发明者乔治·赫维西就是其中之一。他在实验间隙,突发奇想,将重水喝下,以此来研究水分子在人体内的代谢。结果证明,重水并没有给他带来任何异常,他平安地度过了余生。

然而,关于重水的味道,却一直是个谜。科学家曾通过小鼠实验来探索这个问题,但结果却众说纷纭。近年来,有更多的志愿者参与了品尝重水的实验。他们发现,纯重水具有轻微的甜味。但这一发现在小鼠实验中并未得到验证,小鼠似乎对重水没有偏好,甚至表现出厌恶。

科学家猜测,人类能尝出重水甜味的原因可能是重水能刺激人类特有而啮齿类动物没有的甜味受体。但具体的原因尚待进一步研究。尽管对人类而言,重水的口感还不错,但生物体已经适应了由氕原子组成的普通水。因此,水分子如果贸然“增重”,仍然可能会对生物体产生严重的后果。

 
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