A ak sladko naozaj chutí, ako je vôbec možné, keď po chemickej stránke sú obyčajná a ťažká voda prakticky totožné? Tieto otázky sa objavili už krátko po izolovaní ťažkej vedy takmer cez 100 rokmi a doposiaľ neboli uspokojivo zodpovedané.
Vedci Pavel Jungwirth a Phil Mason so študentami Carmelom Tempraom a Victorom Crucesom Chamorrom z Ústavu organickej chémie a biochémie AV ČR (ÚOCHB) v spolupráci so skupinou vedenou Mashom Nivom z Hebrejskej univerzity v Jeruzaleme a s Maikom Behrensom z Technickej univerzity v Mníchove teraz s pomocou simulácií molekulovej dynamiky, experimentov na bunkách, myšiach i ľuďoch zistila, ako sa to so sladkou chuťou ťažkej vody má. V článku publikovanom v časopise Communications Biology vedci jednoznačne ukazujú, že ťažká voda, na rozdiel od obyčajnej, chutí sladko, a že vnem sprostredkúva receptor pre sladkú chuť.
Čítajte viac Vedci pripravili protilátky na kliešťovú encefalitídu. Fungujú ako prevencia aj liek
V čom sa H2O a D2O líšia a nelíšia
Ťažká voda (D2O) sa líši od obyčajnej vody (H2O) len tým, že vodíkové atómy tvorené protónom a elektrónom sú v nej nahradené stabilným izotopom vodíka zvaným deutérium, ktorý má v jadre naviac aj neutrón. Asi najvýznamnejším prejavom tejto zámeny je skutočnosť, že ťažká voda je o 10 % hustejšia ako voda bežná. Naproti tomu rozdiely v pH či teplote topenia a varu, ktoré sú spôsobené kvantovými efektami, sú veľmi malé. Po chemickej stránke tak medzi oboma molekulami vody prakticky nie je rozdiel.
„Napriek tomu, že tieto dva izotopy vody sú chemicky identické, a hoci chuťové vnímanie je založené práve na chemických vlastnostiach, sa nám podarilo jednoznačne preukázať, že ľudia, na rozdiel od myší, sú schopní odlíšiť ich chuť a že ťažká voda nám chutí sladko,“ hovorí o hlavných výsledkoch štúdie vedúci tímu Pavel Jungwirth.
Chuťové experimenty
Vedci urobili chuťové experimenty na ľuďoch, na myšiach aj na geneticky upravených bunkách obsahujúcich ľudský receptor pre sladkú chuť a tieto experimenty skombinovali s metódami molekulárneho modelovania. Ich výsledky ukazujú, že chuť ťažkej vody sprostredkováva u ľudí receptor sladkej chuti.
„Práve to dokazuje, že vnímanie sladkej chuti ťažkej vody je slabý, ale reálny efekt odohrávajúci sa priamo na úrovni chuťového receptoru a nie niekde ďalej, v signálnych dráhach. Vlastne to znamená, že jazykom sme schopní vnímať rozdiely spôsobené kvantovými efektami, čo je fascinujúce,“ dodáva.
Foto: Carmelo Tempra / ÚOCHB
Budúce štúdie by potom mali byť schopné odhaliť presné miesto a mechanizmus, akým D2O aktivuje ľudský chuťový receptor, takže chutí sladko a nie inak.
Čítajte aj Robotorastliny: Vedci hľadajú, ako prepojiť prírodu a robotiku
Ťažká voda síce neposlúži ako praktické sladidlo, ale naznačuje nám, ako veľmi rozdielne molekuly môžu vyvolať sladkú chuť. Vzhľadom na to, že ťažká voda sa využíva v lekárstve pri metabolických meraniach, tak zistenie, že vyvoláva reakciu receptora sladkej chuti, ktorý sa vyskytuje nielen na jazyku, ale aj v iných tkanivách ľudského tela, môže predstavovať dôležitú informáciu pre klinických lekárov i pacientov. Toto zistenie tiež môže byť zaujímavou informáciou pre chemikov, ktorí bežne používajú ťažkú vodu pri určovaní chemickej štruktúry metódami nukleárnej magnetickej rezonancie či neutrónového rozptylu.
Dlhoročný spor končí
Pred 86 rokmi vyšiel v časopise Science krátky list Harolda C. Ureya, laureáta Nobelovej ceny za chémiu za objav deutéria (HC Urey & G. Failla, Science, 81, 273, 1935), ktorý autoritatívne tvrdil, že D2O sa od H2O chuťovo neodlišuje, čo malo až do súčasnosti silne negatívny dopad na diskusiu o téme.
„Naša štúdia tak s využitím moderných experimentálnych postupov a metód počítačového modelovania uzatvára dlhoročný vedecký spor týkajúci sa sladkej chuti ťažkej vody a ukazuje, že aj kvantové javy v jadrách atómov môžu mať zreteľné efekty na také základné biologické funkcie, ako je zmyslové vnímanie,“ uzatvára Pavel Jungwirth.
Zdroj: avcr.cz