Las papilas gustativas humanas pueden diferenciar entre agua normal y agua ‘pesada’

Esto puede resultar un poco sorprendente, pero técnicamente hablando, no toda el agua de la Tierra está compuesta de H₂O moléculas.

Hace menos de un siglo, el descubrimiento del isótopo de hidrógeno deuterio – ²H, pero a menudo simplificado a D – reveló la existencia de otro tipo de agua con la fórmula química ²H₂O o simplemente D₂O.

Así es como se diferencian. Un átomo de hidrógeno típico contiene un protón dentro de su núcleo. El isótopo de deuterio, sin embargo, tiene un neutrón además del protón, lo que le da al átomo de hidrógeno una masa mayor. Por lo tanto, el agua formada con este tipo de hidrógeno pesado generalmente se llama … agua pesada.

Aparte de esa diferencia clave entre H₂O y D₂O, que da al agua pesada aproximadamente un 10 por ciento más de densidad que el agua regular, estos dos tipos de agua son químicamente iguales, aunque el deuterio exhibe un comportamiento de unión ligeramente diferente al hidrógeno regular (que también se conoce como protio

, por cierto).

Debido a ese comportamiento de unión alterado, que puede afectar la química corporal si ingiere deuterio en D₂O – Los científicos generalmente dicen que no es una buena idea beber agua pesada, al menos no en dosis altas.

Sin embargo, pequeñas cantidades se consideran inofensivas para los seres humanos y, de hecho, a menudo se administran a los participantes en experimentos científicos.

Debido a tal consumo incidental, que ahora se remonta a casi un siglo, ha habido una pregunta de larga data sobre si el agua pesada tiene el mismo sabor que el agua potable regular, o si su variación isotópica sutil produce un sabor diferente que las personas pueden percibir.

“Existe evi dencia anecdótica de la década de 1930 de que el sabor de la D pura₂

O es distinto del neutro de puro H₂O, que se describe principalmente como ‘dulce’ “, un equipo internacional de investigadores dirigido por los primeros autores y bioquímicos Natalie Ben Abu y Philip E. Mason explica en un nuevo estudio.

“Sin embargo, Urey y Failla [the former being Harold Urey, the scientist who discovered deuterium] abordó esta cuestión en 1935 concluyendo con autoridad que al probar ‘ninguno de nosotros pudo detectar la más mínima diferencia entre el sabor del agua destilada ordinaria y el sabor del agua pura y pesada’ “.

¿Pero fue esa conclusión un poco prematura? Ben Abu y Mason dicen que la opinión inequívoca de Urey y Failla sobre el tema sofocó efectivamente más investigaciones en esta área durante gran parte del próximo siglo, al menos en términos de pruebas de sabor en humanos.

Las pruebas en ratas han demostrado que un consumo excesivo de agua puede ser fatal para los animales, pero evidencia de si las ratas pueden notar la diferencia aún no está claro.

En las últimas dos décadas más o menos, los avances en nuestra comprensión de los receptores del gusto humanos han provocado la reapertura de casos antiguos como este, y en su nueva investigación, Ben Abu, Mason y su equipo finalmente pueden confirmar que realmente hay algo un poco diferente sobre el sabor del agua pesada.

“A pesar de que los dos isótopos son nominalmente químicamente idénticos, hemos demostrado de manera concluyente que los humanos pueden distinguir por el gusto (que se basa en la detección química) entre H₂O y D₂Oh, teniendo este último un distintivo sabor dulce ” explica el autor principal y químico físico Pavel Jungwirth de la Academia Checa de Ciencias.

En un experimento de prueba de sabor con 28 participantes, la mayoría de las personas pudieron distinguir entre H₂O y D₂O, y las pruebas con cantidades mezcladas de agua revelaron que se percibía que mayores proporciones de agua pesada tenían un sabor más dulce.

Sin embargo, en las pruebas con ratones, los animales no parecieron preferir beber agua pesada sobre el agua normal, aunque sí mostraron una preferencia por el agua azucarada, lo que sugiere que en los ratones, D₂O no produce el mismo sabor dulce que la gente puede percibir.

Otras pruebas de sabor realizadas por el equipo sugieren por qué esto es así, lo que indica que la receptividad del gusto humano a D₂O está mediado por el receptor del gusto TAS1R2 / TAS1R3, que se sabe que responde al dulzor tanto en azúcares naturales como en edulcorantes artificiales.

Experimentos en el laboratorio con Células HEK 293 confirmó lo mismo, mostrando respuestas robustas en células que expresan TAS1R2 / TAS1R3 cuando se exponen a D₂O.

Además, el modelado computacional con simulaciones de dinámica molecular reveló ligeras diferencias en las interacciones entre proteínas y H₂O contra D₂O, que el equipo dice que necesita más estudio para explicarlo completamente, pero está de acuerdo con investigación previa, y proporciona otro ejemplo de efectos cuánticos nucleares en sistemas químicos, incluido el de agua.

“Nuestros hallazgos apuntan al receptor humano de sabor dulce TAS1R2 / TAS1R3 como esencial para la dulzura de D₂O, ” los autores concluyen.

“A nivel molecular, este comportamiento general puede remontarse al enlace de hidrógeno ligeramente más fuerte en D₂O vs H₂O, que se debe a un efecto cuántico nuclear, a saber, la diferencia en energía de punto cero… Aunque claramente no es un edulcorante práctico, el agua pesada permite vislumbrar el espacio químico abierto de las moléculas dulces “.

Los hallazgos se informan en Biología de las comunicaciones.