Le papille gustative umane possono riconoscere la differenza tra acqua normale e “l’acqua pesante”

Non tutta l’acqua sulla Terra è costituita dalla formula chimica da H ₂ molecole O. Meno di un secolo fa, la scoperta dell’isotopo deuterio idrogeno  –  ² H, ma spesso semplificato in D – ha rivelato l’esistenza di un altro tipo di acqua con la formula chimica ² H ₂ O o semplicemente D ₂ O. Ecco come differiscono:

Un tipico atomo di idrogeno contiene un protone nel suo nucleo. L’isotopo del deuterio, tuttavia, ha un neutrone oltre al protone, che conferisce all’atomo di idrogeno una massa maggiore. Quindi, l’acqua formata con questo tipo di idrogeno pesante viene solitamente chiamata … acqua pesante. A parte quella differenza fondamentale tra H ₂ O e D ₂ O – che dà all’acqua pesante una densità maggiore di circa il 10% rispetto all’acqua normale – questi due tipi di acqua sono chimicamente uguali, sebbene il deuterio mostri un comportamento di legame leggermente diverso rispetto all’idrogeno normale (che è anche noto come protium , tra l’altro). A causa di quel comportamento di legame alterato – che può influenzare la chimica corporea se si ingerisce deuterio in D ₂ O – gli scienziati generalmente dicono che non è una buona idea bere acqua pesante, almeno non a dosi elevate. Tuttavia, piccole quantità sono considerate innocue per l’uomo e vengono spesso somministrate ai partecipanti a esperimenti scientifici. A causa di tale consumo accidentale, ormai da quasi un secolo, c’è stata una domanda di vecchia data sul fatto che l’acqua pesante abbia lo stesso sapore dell’acqua potabile normale o se la sua sottile variazione isotopica produca un gusto diverso che le persone potrebbero essere in grado di percepire:

“Ci sono prove aneddotiche degli anni ’30 che il gusto della pura D ₂ O è distinto da quello neutro della pura H ₂ O, essendo descritto principalmente come ‘dolce’“, un team internazionale di ricercatori guidati dai primi autori e biochimici Natalie Ben Abu e Philip E. Mason spiegano in un nuovo studio . “Tuttavia, Urey e Failla [il primo era Harold Urey , lo scienziato che scoprì il deuterio] affrontarono questa domanda nel 1935 concludendo autorevolmente che dopo aver assaggiato “nessuno di noi due poteva rilevare la minima differenza tra il gusto della normale acqua distillata e il gusto della pura Acqua pesante‘.” Ma quella conclusione era un po ‘prematura? Ben Abu e Mason affermano che l’opinione inequivocabile di Urey e Failla sull’argomento ha effettivamente soffocato ulteriori ricerche in questo settore per gran parte del prossimo secolo, almeno in termini di valutazione del gusto umano. I test sui ratti hanno dimostrato che un consumo eccessivo di acqua può essere fatale per gli animali , ma non è chiaro se i ratti possano assaporare la differenza . Negli ultimi due decenni circa, i progressi nella nostra comprensione dei recettori del gusto umano hanno spinto a riaprire vecchi casi come questo – e nella loro nuova ricerca, Ben Abu, Mason e il loro team possono finalmente confermare che c’è davvero qualcosa di un po ‘ diverso per il sapore dell’acqua pesante:

“Nonostante il fatto che i due isotopi siano nominalmente identici dal punto di vista chimico, abbiamo dimostrato in modo conclusivo che gli esseri umani possono distinguere in base al gusto (che si basa sul rilevamento chimico) tra H ₂ O e D ₂ O, con quest’ultimo che ha un gusto dolce distinto”, spiega l’ autore senior e chimico fisico Pavel Jungwirth dell’Accademia delle scienze ceca. In un esperimento di test del gusto con 28 partecipanti, la maggior parte delle persone è stata in grado di distinguere tra H ₂ O e D ₂ O e test con quantità miste di acqua hanno rivelato che proporzioni maggiori di acqua pesante erano percepite come più dolci. Nei test con i topi, tuttavia, gli animali non sembravano preferire bere acqua pesante rispetto all’acqua normale, sebbene mostrassero una preferenza per l’acqua zuccherata, suggerendo che nei topi D ₂ O non suscita lo stesso sapore dolce che le persone possono percepire.

Altri test del gusto condotti dal team suggeriscono perché è così, indicando che la ricettività del gusto umano a D ₂ O è mediata dal recettore del gusto TAS1R2 / TAS1R3, che è noto per rispondere alla dolcezza sia negli zuccheri naturali che nei dolcificanti artificiali. Esperimenti in laboratorio con cellule HEK 293 hanno confermato la stessa cosa, mostrando risposte robuste nelle cellule che esprimono TAS1R2 / TAS1R3 quando esposte a D ₂ O. Inoltre, la modellazione computazionale con simulazioni di dinamica molecolare ha rivelato lievi differenze nelle interazioni tra proteine e H ₂ O rispetto a D ₂ O, che il team dice che ha bisogno di ulteriori studi a completamente spiegare, ma accordi con ricerche precedenti , e fornisce un altro esempio di quantum nucleare effetti sui sistemi chimici, compreso quello dell’acqua. “I nostri risultati indicano che il recettore umano del gusto dolce TAS1R2 / TAS1R3 è essenziale per la dolcezza di D ₂ O”, concludono gli autori . “A livello molecolare, questo comportamento generale può essere fatto risalire al legame idrogeno leggermente più forte in D ₂ O vs H ₂ O, che è dovuto a un effetto quantistico nucleare, vale a dire la differenza nell’energia del punto zero … Anche se chiaramente non un pratico dolcificante, l’acqua pesante offre uno sguardo nell’ampio spazio chimico delle molecole dolci “. I risultati sono riportati in Communications Biology.