如果水“变重”了

　　我们常说，水是生命之源，生物们每天都离不开水，如果有一天，世界上的水忽然变了样子，会对生物造成什么影响呢?

　　变重的水能喝吗?

　　氢元素有三个“兄弟”，分别叫做氕、氘、氚，随着中子数的增加，氢三兄弟的“体重”逐渐增加。在地球上，最常见的氢是最轻的氕，包括水中的氢也几乎全是氕，生物们已经习惯了这种普通水。如果有一天，氕忽然“增重”成氘或氚，随之增重的水还能喝吗?

　　根据重量的不同，我们相应地将含有氘或氚的水分别称为重水和超重水。我们知道，元素具有将多余的中子通过辐射能量释放出来的性质，这是元素放射性的来源，氚含有两个中子，具有放射性，所以超重水也有放射性。在了解过放射性元素的威力后，应该没有多少勇士敢于将超重水饮入腹中。不过，重水中的氘只有一个中子，不具有放射性，所以它是可以安全饮用的——真是如此吗?

　　虽然氘只比氕多了一个中子，但氢作为最小的元素，这一个中子使它的原子量翻倍，也对它的原子性质产生了重要影响。比如，在一般情况下，较重的元素拥有更低的振动频率，需要更多的能量才能使重元素形成的化学键断裂，就像在同样条件下，拉动一个胖子比拉瘦子需要的力更大一样，因此氘形成的氢键比氕形成的氢键更强。而水是地球生物最重要的溶剂，许多重要的生理反应都需要在水中进行，如果水的化学性质发生了改变，就可能影响生物的正常生理功能。

　　受这种变化影响的一个关键反应是有丝分裂，即生物用来修复和繁殖的生理过程。如果细胞中原有的水被大量置换成重水，生物就难以用与原先相同的力量将细胞质及其中的遗传物质均等地分到分裂出来的新细胞中，新产生的大小不一的细胞会引发一系列严重的后果，乃至导致生物死亡。在动物实验中，小鼠和狗体内的重水达到25%以上会不育，50%以上的重水会致死;鱼类和蝌蚪在90%以上的重水中会迅速死亡，主要原因就是重水导致细胞分裂出错。

　　听起来喝重水还是一件挺可怕的事，但我们也不必过于担心，因为氘作为天然的氢同位素，在自然环境下，氕和氘常常相伴而生，水中也含有一定量的氘，因此人体本身也存在一些重水。以50千克体重算，一个人体内约含有32千克的水，其中约有5.5克的纯重水。也就是说，如果少量饮用重水，对生物体几乎没有影响。

　　重水好喝吗?

　　口说无凭，许多勇士用自己的亲身经历证实了重水是能喝的，其中就包括发明了同位素示踪法的科学家乔治·赫维西。

　　同位素示踪法指的是用少量放射性同位素取代部分稳定的同位素，通过追踪这些新元素来研究物质的流向的方法。据说，赫维西灵感的来源就是重水：在某天实验间隙，看着杯中的茶水，赫维西灵机一动，是否可以想个办法，跟踪水分子的去向呢?赫维西想到的办法就是跟踪重水——将重水喝到肚子里，将氘作为示踪剂来研究人体对水的代谢。

　　1934年，赫维西向朋友要来了几升纯度为0.6%的重水，然后在酒精的“鼓励”下一口气喝下了两升多重水，观察它们在自己身体中的作用。结果并没有什么异常，大约13天后，这些重水顺利离开了他的身体，从而证实了水分子在人体内循环一周要花费约13天时间。重水也没有给赫维西留下什么后遗症，他平安活了80岁，最终在1966年去世。

　　不过，“第一个喝重水的人”并没能给我们留下关于重水味道的线索，想知道重水的味道，后人还需要自己尝试。刚开始，谨慎的科学家选择让小鼠来品尝重水。1976年，在一次小鼠实验中，科学家发现，如果同时向小鼠提供普通蒸馏水和重水，大部分小鼠能很快将重水和普通水区分开来，而它们更喜欢普通水。后续实验也证实小鼠确实可以区分重水和普通水，但它们是通过舌头尝味还是身体的不适感来分辨出重水的，则众说纷纭，人们还是不知道重水的味道。

　　近年来，越来越多的勇士开始品尝重水。2021年，科学家找来28名志愿者，让他们品尝并区分重水和普通水。结果，有22名志愿者准确找出了重水，而且他们普遍认为，纯重水具有轻微的甜味，平均甜度为3.3±0.4(1无感，3轻微，5中等，7非常，9齁甜)。

　　为了进一步研究重水产生甜味的原因，研究团队还做了小鼠实验，但是实验的结果有些出人意料。已知小鼠对蔗糖水有较强的偏好，但却对重水没有偏好，其他的长期喂养实验甚至观察到小鼠表现出对重水的厌恶。也就是说，小鼠可能尝不出重水的甜味，但也可能通过其他特征分辨出重水，一种猜测是喝下重水后小鼠的身体出现了不适，毕竟它们体型小，重水带来的影响更为显著。

　　不过，这也暗示了人类能尝出重水甜味的原因，科学家猜测，重水能刺激人类特有而啮齿类没有的甜味受体，产生电信号从而品味到相应的味道。但是，科学家还无法确定重水为何能激活甜味受体，他们给出了一个可能的解释：重水和普通水最大的不同，就是重水的氢键更强，这导致味觉蛋白质在重水中密度更高，这或许是人类能感受到甜味的原因。

　　虽然对人类而言，重水喝起来口感还不错，但包括人类在内的生物都已经适应了氕原子组成的普通水，水分子如果贸然“增重”可能会导致严重后果，还是希望这种情况不会发生吧。