我們常說(shuō)，水是生命之源，生物們每天都離不開(kāi)水，如果有一天，世界上的水忽然變了樣子，會(huì)對(duì)生物造成什么影響呢?

　　變重的水能喝嗎?

　　氫元素有三個(gè)“兄弟”，分別叫做氕、氘、氚，隨著中子數(shù)的增加，氫三兄弟的“體重”逐漸增加。在地球上，最常見(jiàn)的氫是最輕的氕，包括水中的氫也幾乎全是氕，生物們已經(jīng)習(xí)慣了這種普通水。如果有一天，氕忽然“增重”成氘或氚，隨之增重的水還能喝嗎?

　　根據(jù)重量的不同，我們相應(yīng)地將含有氘或氚的水分別稱為重水和超重水。我們知道，元素具有將多余的中子通過(guò)輻射能量釋放出來(lái)的性質(zhì)，這是元素放射性的來(lái)源，氚含有兩個(gè)中子，具有放射性，所以超重水也有放射性。在了解過(guò)放射性元素的威力后，應(yīng)該沒(méi)有多少勇士敢于將超重水飲入腹中。不過(guò)，重水中的氘只有一個(gè)中子，不具有放射性，所以它是可以安全飲用的——真是如此嗎?

　　雖然氘只比氕多了一個(gè)中子，但氫作為最小的元素，這一個(gè)中子使它的原子量翻倍，也對(duì)它的原子性質(zhì)產(chǎn)生了重要影響。比如，在一般情況下，較重的元素?fù)碛懈偷恼駝?dòng)頻率，需要更多的能量才能使重元素形成的化學(xué)鍵斷裂，就像在同樣條件下，拉動(dòng)一個(gè)胖子比拉瘦子需要的力更大一樣，因此氘形成的氫鍵比氕形成的氫鍵更強(qiáng)。而水是地球生物最重要的溶劑，許多重要的生理反應(yīng)都需要在水中進(jìn)行，如果水的化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了改變，就可能影響生物的正常生理功能。

　　受這種變化影響的一個(gè)關(guān)鍵反應(yīng)是有絲分裂，即生物用來(lái)修復(fù)和繁殖的生理過(guò)程。如果細(xì)胞中原有的水被大量置換成重水，生物就難以用與原先相同的力量將細(xì)胞質(zhì)及其中的遺傳物質(zhì)均等地分到分裂出來(lái)的新細(xì)胞中，新產(chǎn)生的大小不一的細(xì)胞會(huì)引發(fā)一系列嚴(yán)重的后果，乃至導(dǎo)致生物死亡。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，小鼠和狗體內(nèi)的重水達(dá)到25%以上會(huì)不育，50%以上的重水會(huì)致死;魚類和蝌蚪在90%以上的重水中會(huì)迅速死亡，主要原因就是重水導(dǎo)致細(xì)胞分裂出錯(cuò)。

　　聽(tīng)起來(lái)喝重水還是一件挺可怕的事，但我們也不必過(guò)于擔(dān)心，因?yàn)殡鳛樘烊坏臍渫凰?，在自然環(huán)境下，氕和氘常常相伴而生，水中也含有一定量的氘，因此人體本身也存在一些重水。以50千克體重算，一個(gè)人體內(nèi)約含有32千克的水，其中約有5.5克的純重水。也就是說(shuō)，如果少量飲用重水，對(duì)生物體幾乎沒(méi)有影響。

　　重水好喝嗎?

　　口說(shuō)無(wú)憑，許多勇士用自己的親身經(jīng)歷證實(shí)了重水是能喝的，其中就包括發(fā)明了同位素示蹤法的科學(xué)家喬治·赫維西。

　　同位素示蹤法指的是用少量放射性同位素取代部分穩(wěn)定的同位素，通過(guò)追蹤這些新元素來(lái)研究物質(zhì)的流向的方法。據(jù)說(shuō)，赫維西靈感的來(lái)源就是重水：在某天實(shí)驗(yàn)間隙，看著杯中的茶水，赫維西靈機(jī)一動(dòng)，是否可以想個(gè)辦法，跟蹤水分子的去向呢?赫維西想到的辦法就是跟蹤重水——將重水喝到肚子里，將氘作為示蹤劑來(lái)研究人體對(duì)水的代謝。

　　1934年，赫維西向朋友要來(lái)了幾升純度為0.6%的重水，然后在酒精的“鼓勵(lì)”下一口氣喝下了兩升多重水，觀察它們?cè)谧约荷眢w中的作用。結(jié)果并沒(méi)有什么異常，大約13天后，這些重水順利離開(kāi)了他的身體，從而證實(shí)了水分子在人體內(nèi)循環(huán)一周要花費(fèi)約13天時(shí)間。重水也沒(méi)有給赫維西留下什么后遺癥，他平安活了80歲，最終在1966年去世。

　　不過(guò)，“第一個(gè)喝重水的人”并沒(méi)能給我們留下關(guān)于重水味道的線索，想知道重水的味道，后人還需要自己嘗試。剛開(kāi)始，謹(jǐn)慎的科學(xué)家選擇讓小鼠來(lái)品嘗重水。1976年，在一次小鼠實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，如果同時(shí)向小鼠提供普通蒸餾水和重水，大部分小鼠能很快將重水和普通水區(qū)分開(kāi)來(lái)，而它們更喜歡普通水。后續(xù)實(shí)驗(yàn)也證實(shí)小鼠確實(shí)可以區(qū)分重水和普通水，但它們是通過(guò)舌頭嘗味還是身體的不適感來(lái)分辨出重水的，則眾說(shuō)紛紜，人們還是不知道重水的味道。

　　近年來(lái)，越來(lái)越多的勇士開(kāi)始品嘗重水。2021年，科學(xué)家找來(lái)28名志愿者，讓他們品嘗并區(qū)分重水和普通水。結(jié)果，有22名志愿者準(zhǔn)確找出了重水，而且他們普遍認(rèn)為，純重水具有輕微的甜味，平均甜度為3.3±0.4(1無(wú)感，3輕微，5中等，7非常，9齁甜)。

　　為了進(jìn)一步研究重水產(chǎn)生甜味的原因，研究團(tuán)隊(duì)還做了小鼠實(shí)驗(yàn)，但是實(shí)驗(yàn)的結(jié)果有些出人意料。已知小鼠對(duì)蔗糖水有較強(qiáng)的偏好，但卻對(duì)重水沒(méi)有偏好，其他的長(zhǎng)期喂養(yǎng)實(shí)驗(yàn)甚至觀察到小鼠表現(xiàn)出對(duì)重水的厭惡。也就是說(shuō)，小鼠可能嘗不出重水的甜味，但也可能通過(guò)其他特征分辨出重水，一種猜測(cè)是喝下重水后小鼠的身體出現(xiàn)了不適，畢竟它們體型小，重水帶來(lái)的影響更為顯著。

　　不過(guò)，這也暗示了人類能嘗出重水甜味的原因，科學(xué)家猜測(cè)，重水能刺激人類特有而嚙齒類沒(méi)有的甜味受體，產(chǎn)生電信號(hào)從而品味到相應(yīng)的味道。但是，科學(xué)家還無(wú)法確定重水為何能激活甜味受體，他們給出了一個(gè)可能的解釋：重水和普通水最大的不同，就是重水的氫鍵更強(qiáng)，這導(dǎo)致味覺(jué)蛋白質(zhì)在重水中密度更高，這或許是人類能感受到甜味的原因。

　　雖然對(duì)人類而言，重水喝起來(lái)口感還不錯(cuò)，但包括人類在內(nèi)的生物都已經(jīng)適應(yīng)了氕原子組成的普通水，水分子如果貿(mào)然“增重”可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重后果，還是希望這種情況不會(huì)發(fā)生吧。