Těžká voda chutná sladce

Vědci Pavel Jungwirth a Phil Mason se studenty Carmelo Temprem a Victorem Cruces Chamorrem z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR (ÚOCHB) ve spolupráci se skupinou vedenou Mashou Niv z Hebrejské univerzity v Jeruzalémě a s Maikem Behrensem z Technické univerzity v Mnichově nyní s pomocí simulací molekulové dynamiky, experimentů na buňkách, myších i lidech zjistila, jak se to se sladkou chutí těžké vody má. V článku publikovaném v časopise Communications Biology vědci jednoznačně ukazují, že těžká voda na rozdíl od obyčejné chutná sladce a že vjem zprostředkovává receptor pro sladkou chuť.

Těžká voda (D₂O) se liší od obyčejné vody (H₂O) pouze tím, že vodíkové atomy tvořené protonem a elektronem jsou v ní nahrazeny stabilním izotopem vodíku zvaným deuterium, který má v jádře navíc i neutron. Asi nejvýznamnějším projevem této záměny je skutečnost, že těžká voda je o 10 % hustší než voda běžná. Naproti tomu rozdíly v pH či teplotě tání a varu, jež jsou způsobené kvantovými efekty, jsou velmi malé. Po chemické stránce tak mezi oběma molekulami vody prakticky není rozdíl.

„Navzdory tomu, že tyto dva izotopy vody jsou chemicky identické, a přestože chuťové vnímání je založené 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 hlavních výsledcích studie vedoucí týmu Pavel Jungwirth.

Vědci provedli chuťové experimenty na lidech, na myších i na geneticky upravených buňkách obsahujících lidský receptor pro sladkou chuť a tyto experimenty zkombinovali s metodami molekulárního modelování. Jejich výsledky konzistentně ukazují, že chuť těžké vody zprostředkovává u lidí receptor sladké chuti.

„Právě to dokazuje, že vnímání sladké chuti těžké vody je slabý, ale 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,“ dodává.

Budoucí studie by pak měly být schopné odhalit přesné místo a mechanismus, jakým D2O aktivuje lidský chuťový receptor, takže chutná právě sladce a ne jinak.

Těžká voda sice neposlouží jako praktické sladidlo, ale naznačuje nám, jak velmi rozdílné molekuly mohou vyvolat sladkou chuť. Vzhledem k tomu, že těžká voda se využívá v lékařství při metabolických měřeních, tak zjištění, že vyvolává reakci receptoru sladké chuti, který se vyskytuje nejen na jazyku, ale i v dalších tkáních lidského těla, může přestavovat důležitou informaci pro klinické lékaře i 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.

Nakonec zmiňme, že před 86 lety vyšel v časopisu Science krátký dopis Harolda C. Ureye, laureáta Nobelovy cenou za chemii za objev deuteria (H. C. Urey & G. Failla, Science, 81, 273, 1935), který autoritativně tvrdil, že D₂O je od H₂O chuťově neodlišitelná, což mělo až do současnosti silně negativní dopad na diskusi o tématu.

„Naše studie tak 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 zřetelné efekty na tak základní biologické funkce, jako je smyslové vnímání,“ uzavírá Pavel Jungwirth.

Sweet taste of heavy water. Natalie Ben Abu, Philip E. Mason, Hadar Klein, Nitzan Dubovski, Yaron Ben Shoshan-Galeczki, Einav Malach, Veronika Pražienková, Lenka Maletínská, Carmelo Tempra, Victor Cruces Chamorro, Josef Cvačka, Maik Behrens, Masha Y. Niv and Pavel Jungwirth. Communications Biology 2021. https://doi.org/10.1038/s42003-021-01964-y

Spoluautor studie Philip Mason aka Thunderf00t vysvětluje, jak se to má se sladkou chutí těžké vody: