Дейтерий, тяжёлая вода, эволюция и жизнь
Дейтерий, тяжёлая вода, эволюция и жизнь
Вселенная, сформировавшаяся в итоге “Огромного взрыва” несколько 10-ов млрд лет тому вспять, была существенно горячее и плотнее, чем на данный момент и состояла, в главном, из 2-ух частей – водорода и гелия.
Дейтерий сформировался в следующие мгновения эволюции Вселенной в итоге столкновения свободного нейтрона и протона при температурах миллион градусов Цельсия. А ещё позднее два атома дейтерия сформировали дейтерон и вошли в состав в ядро гелия, который состоит из 2-ух протонов и 2-ух нейтронов.
Таким макаром, дейтерий может служить типичным индикатором эволюции Вселенной, так как количество дейтерия в мире повсевременно. Прямо до реального времени числилось, что в процессе формирования гелия израсходовались практически все дейтероны, и только 10 тыщ дейтеронов остались неизрасходованными. Исходя из этого количества дейтерия в мире, природная распространённость дейтерия составляла по расчётам менее 0.015% (от общего числа всех атомов водорода).
Совершенно не так давно проводя наблюдения Млечного Пути, южноамериканские учёные нашли что дейтерия — тяжёлого водорода – содержится в нём существенно больше, чем об этом гласили данные прошлых исследовательских работ. По воззрению астролога Джеффри Лински (Jeffrey L. Linsky) из института Колорадо (University of Colorado), управляющего исследованием, эта новенькая информация может конструктивным образом поменять теоретические положения о формировании звёзд и галактик.
Тяжёлый водород «скрывался» от телескопов за скоплениями межзвёздной пыли и нередко был недоступен для наблюдений в силу собственной непрозрачности. Астрологи использовали данные ультрафиолетового телескопа FUSE (Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer). Дейтерий создаёт свойственное свечение в ультрафиолетовом спектре, с помощью которого рассмотреть тяжёлый водород удалось конкретно при помощи FUSE.
По сей день числилось, что природная распространённость дейтерия составляет менее 0.015% (от общего числа всех атомов водорода).
Это количество зависит как от природы вещества, так и от полного количества материи, сформированной в процессе эволюции Вселенной. Сейчас разумеется, что дейтерия в природе намного больше, чем предполагалось преждевременное.
Но с чем это может быть связано? Источником дейтерия во Вселенной являются вспышки сверхновых и термоядерные процессы, идущие снутри звёзд. Может быть этим разъясняется тот факт, что мировое количество дейтерия увеличивается в период глобальных потеплений и конфигураций климата. Но дейтерий достаточно стремительно разрушается в этих звёздах.
Дело в том, что вместе с водородом в 1-ые мгновения после Огромного взрыва образовалось и неограниченное количество его изотопа дейтерия. Исходя из прошлых наблюдений, учёные постановили, что больше трети сначало образованного дейтерия потратилось на создание звёзд. Но, оказывается, что дейтерия в Млечном Пути намного больше, чем подразумевали ранее. А именно, на звездообразование потрачена не третья часть, а всего 15% изотопа и он распределён неравномерно.
А именно, эти данные могут гласить о том, что для формирования звёзд требовалось существенно меньше водорода, превратившегося потом в гелий. Так же это возможно окажется значимым основанием для пересмотра теории эволюции галактик и звёзд.
Если это так, то нужно также пересмотреть теорию молекулярной эволюции и эволюции жизни на нашей планетке, так как жизнь впрямую связана с водой и зарождалась в ней. Но была ли это рядовая вода? Ещё 10 лет тому вспять создатель этой статьи, будучи аспирантом Столичной гос академии узкой хим технологии им. М. В. Ломоносова в группе академика РАМН В. И. Швеца выдвинул предположение, что первичный “первобытный бульон”, в каком зарождалась жизнь в виде первых коорцерватов, был насыщен тяжёлой водой вследствии того, что в атмосфере Земли не было защитного озонового слоя и вулканические геотермальные и электронные процессы в жаркой атмосфере, насыщенной водой могли привести к обогащению гидросферы тяжёлой водой. Но тогда не достаточно кто из учёных увлёкся этой мыслью, хоть и впрямую никто не отвёрг её. И только на данный момент стало естественным, что учёные третировали дейтерием в собственных расчётах.
Если это так, то нужно поновой пересмотреть эволюцию всего живого на нашей планетке, чтоб смоделировать и предсказать дейтерированные формы жизни. Тем паче, что их можно просто сделать в современных критериях – макромолекулы ДНК, белков, липидов и сахаров – вот те главные составляющие для конструирования дейтерированных мембран и исследования гидрофобных взаимодействий меж дейтерированными молекулами.
Отдельный вопрос – генетика дейтерированных клеток и исследование рассредотачивания наследного аппарата, также физиология, цитология и морфология клеточки при росте на тяжёлой воде.
Модели дейтерированных систем достаточно просто предсказывать и конструировать в лабораторных критериях. Нами были получены приспособленные к тяжёлой воде штаммы микробов, относящиеся к разным таксономическим группам. арактерной особенностью объектов являлось то, что весь био материал клеточки заместо природного водорода содержал дейтерий.
Дейтерированные клеточки приспособленных к предельной концентрации тяжёлой воды в среде – очень комфортные объекты для исследования. В процессе роста клеток на тяжёлой воде в их синтезируются макромолекулы, в каких атомы водорода в углеродном скелете стопроцентно замещены на дейтерий. Такие дейтерированные макромолекулы претерпевают структурно-адаптационные модификации, нужные для обычного функционирования клеточки в тяжёлой воде. Но эти конфигурации не единственны; физиология, морфология, цитология клеточки, также генетический аппарат клеточки также подвергается воздействию и модификации в тяжёлой воде.
Одним из наинтереснейших био феноменов является способность неких микробов расти в искусственных критериях на средах, в каких все атомы протия изменены на дейтерий (О.В. Мосин, Д.А. Складнев, В. И. Швец, 1996), хотя в природе этот изотоп составляет только 0,015%.
Тяжёлая вода (оксид дейтерия) — имеет ту же хим формулу, что и рядовая вода, но заместо атомов водорода содержит два тяжёлых изотопа водорода — атомы дейтерия. Формула тяжёловодородной воды обычно записывается как: D2O либо 2H2O. Снаружи тяжёлая вода смотрится как рядовая — тусклая жидкость без вкуса и аромата.
По своим свойствам томная вода приметно отличается от обыкновенной воды. Реакции с тяжеленной водой протекают медлительнее, чем с обыкновенной, константы диссоциации молекулы тяжёлой воды меньше таких для обыкновенной воды.
Молекулы тяжёловодородной воды были в первый раз обнаружены в природной воде Гарольдом Юри в 1932 году году. А уже в 1933 году Гильберт Льюис получил чистую тяжёловодородную воду оковём электролиза обыкновенной воды.
В природных водах соотношение меж тяжёлой и обыкновенной водой составляет 1:5500 (в предположении, что весь дейтерий находится в виде тяжёлой воды D2O, хотя по сути он отчасти находится в составе полутяжёлой воды HDO).
Тяжёлая вода токсична только в слабенькой степени, хим реакции в её среде проходят несколько медлительнее, по сопоставлению с обыкновенной водой, водородные связи с ролью дейтерия несколько посильнее обыденных. Опыты над млекопитающими проявили, что замещение 25% водорода в тканях дейтерием приводит к стерильности, более высочайшие концентрации приводят к резвой смерти животного. Но некие мельчайшие организмы способны жить в 70%-ной тяжёлой воде) (простые) и даже в незапятанной тяжёлой воде (бактерии). Человек может без видимого вреда для здоровья испить стакан тяжёлой воды, весь дейтерий будет выведен из организма через некоторое количество дней. Тут тяжёлая вода наименее токсична, чем, к примеру, поваренная соль.
Тяжёлая вода скапливается в остатке электролита при неоднократном электролизе воды. На открытом воздухе тяжёлая вода стремительно поглощает пары обыкновенной воды, потому можно сказать, что она гигроскопична. Создание тяжёлой воды очень энергоёмко, потому её цена достаточно высока (приблизительно 200-250 баксов за кг).
Физические характеристики обыкновенной и тяжёлой воды
Физические характеристики
D2O
H2O
Молекулярная масса
20
18
Плотность при 20°C (г/см3)
1,1050
0,9982
t° кристаллизации (°C)
3,8
0
t° кипения (°C)
101,4
100
Важным свойством тяжёлой воды будет то, что она фактически не поглощает нейтроны, потому употребляется в ядерных реакторах для торможения нейтронов и в качестве теплоносителя. Она употребляется также в качестве изотопного индикатора в химии и биологии. В физике простых частиц тяжёлая вода употребляется для детектирования нейтрино; так, наикрупнейший сенсор солнечных нейтрино в Канаде содержит 1 килотонну тяжёлой воды.
Русскими учёными из ПИЯВ разработаны на опытнейших установках уникальные технологии получения и чистки тяжеленной воды. В 1995 была введена в эксплуатацию 1-ая в Рф и одна из первых в мире опытно-промышленная установка на базе способа изотопного обмена в системе вода-водород и электролиза воды (ЭВИО).
Высочайшая эффективность установки ЭВИО дает возможность получать томную воду с содержанием дейтерия > 99,995 % ат. Отработанная разработка обеспечивает высочайшее качество тяжеленной воды, включая глубокую чистку тяжеленной воды от трития до остаточной активности, позволяющей без ограничений использовать томную воду в мед и научных целях.
Способности установки позволяют стопроцентно обеспечить потребности русских компаний и организаций в тяжеленной воде и дейтерии, также экспортировать часть продукции. За время работы для нужд Росатома и других компаний Рф были произведены более 20 тонн тяжёлой воды и 10-ки кг газообразного дейтерия.
Существует также и полутяжёлая (либо дейтериевая) вода, у которой только один атом водорода замещен дейтерием. Формулу таковой воды записывают так: DHO.
Термин тяжёлая вода используют также по отношению к воде, у которой хоть какой из атомов заменен тяжёлым изотопом:
к тяжёлокислородной воде (в ней лёгкий изотоп кислорода 16O замещен тяжёлыми изотопами 17O либо 18O),
к тритиевой и сверхтяжёлой воде (содержащей заместо атомов 1H его радиоактивный изотоп тритий 3H).
Открытие тяжеленной воды послужило толчком к выяснению фракционного состава воды. Скоро была найдена сверхтяжелая вода Т20. В ее составе место водорода занимает его природный изотоп, еще больше тяжкий, чем дейтерий. Это тритий (Т), он радиоактивен, атомная масса его равна 3. Тритий зарождается в больших слоях атмосферы, где идут природные ядерные реакции. Он является одним из товаров бомбардировки атомов азота нейтронами галлактического излучения. Ежеминутно на каждый квадратный сантиметр земной поверхности падают 8…9 атомов трития.
В маленьких количествах сверхтяжелая (тритиевая) вода попадает на Землю в составе осадков. Во всей гидросфере сразу насчитывается только около 20 кг Т20. Тритиевая вода распределена неравномерно: в материковых водоемах ее больше, чем в океанах; в полярных океанских водах ее больше, чем в экваториальных. По своим свойствам сверхтяжелая вода еще заметнее отличается от обыкновенной: бурлит при 104°С, леденеет при 4…9°С, имеет плотность 1,33 г/см3.
Сверхтяжелую воду используют в термоядерных реакциях. Она удобнее дейтериевой, потому что чувствительнее в определении.
Список изотопов водорода не кончается тритием. Искусственно получены и поболее томные изотопы4Hи5H,тожерадиоактивные.
Если подсчитать все вероятные разные соединения с общей формулой Н2О, то полное количество вероятных «тяжёлых вод» достигнет 48. Из их 39 вариантов — радиоактивные, а размеренных вариантов всего девять:
Таким макаром, может быть существование молекул воды, в каких содержатся любые из 5 водородных изотопов в любом сочетании.
Этим не исчерпывается сложность изотопного состава воды. Есть также изотопы кислорода. В повторяющейся системе хим частей Д.И. Менделеева числится всем узнаваемый кислород 16O. Есть еще два природных изотопа кислорода – 17O и 18O. В природных водах в среднем на каждые 10 тыщ атомов изотопа 16O приходится 4 атома изотопа 17O и 20 атомов изотопа 18O.
По физическим свойствам тяжелокислородная вода меньше отличается от обыкновенной, чем тяжеловодородная. Получают ее в главном перегонкой природной воды и употребляют как источник препаратов с меченым кислородом.
Кроме природных, есть и 6 искусственно сделанных изотопов кислорода. Как и искусственные изотопы водорода, они недолговечны и радиоактивны. Из их: 13O, 14O и 15O – легкие, 19O и 20O – томные, а сверхтяжелый изотоп – 24O получен в 1970 году.
Существование 5 водородных и 9 кислородных изотопов гласит о том, что изотопных разновидностей воды может быть 135.
Более всераспространены в природе 9 устойчивых разновидностей воды.
Основную массу природной воды – выше 99% – составляет протиевая вода – 1H216O. Тяжелокислородных вод намного меньше: 1H218O – десятые толики процента.
1H217O – сотые толики от полного количества природных вод. Только миллионные толики процента составляет томная вода D2O, зато в форме 1HDO тяжеленной воды в природных водах содержится уже приметное количество.
Еще пореже, чем D2O, встречаются и девять радиоактивных естественных видов воды, содержащих тритий:
Традиционной водой следует считать протиевую воду 1H216O в чистом виде, другими словами без мельчайших примесей других 134 изотопных разновидностей. И хотя содержание протиевой воды в природе существенно превосходит содержание всех других взятых вместе видов, незапятанной 1H216O в естественных критериях не существует. В мире такую воду можно найти только в немногих особых лабораториях. Ее получают очень сложным методом и хранят с величайшими предосторожностями. Для получения незапятанной 1H216O ведут очень узкую, многостадийную чистку природных вод либо синтезируют воду из начальных частей 1H2 и 16O, которые за ранее кропотливо очищают от изотопных примесей. Такую воду используют в опытах и процессах, требующих исключительной чистоты хим реактивов.
Но наибольший эффект наблюдается для пары протий/дейтерий. Этим двукратным повышением массы дейтерона относительно протона и обуславливаются так именуемые изотопные эффекты тяжёлой воды — энергия связи, константа диссоциации, подвижность, длина связи и т.д.
С первых тестов янки Креспи и Даболла в 1940-х годах прошедшего века, прямо до конца 90-х годов установилось устойчивое представление, что тяжёлая вода несовместима с жизнью и что высочайшие концентрации тяжёлой воды могут приводить к ингибированию многих жизненно-важных мутаций, включая блокировку митоза в стадии профазы, и даже в неких случаях вызывать спонтанные мутации.
Клеточки животных способны выдерживать до 25-30% тяжёлой воды в среде, растений (50%), а клеточки простых микробов способны жить на 80% тяжеленной воде.
Но, позже было подтверждено, что многие организмы могут быть приспособлены к росту на тяжёлой воде.
Тяжёлая вода высочайшей концентрации токсична для организма; хим реакции в её среде проходят несколько медлительнее, по сопоставлению с обыкновенной водой, водородные связи с ролью дейтерия несколько посильнее обыденных.
Все же томная вода играет значительную роль в разных био процессах. Систематическое исследование ее воздействия на животных и растения начато сравнимо не так давно. Разные исследователи независимо друг от друга установили, что томная вода действует негативно на актуальные функции организмов; это происходит даже при использовании обыкновенной природной воды с завышенным содержанием тяжеленной воды (рис. 1.3).
Подопытных животных поили водой, 1/3 часть которой была заменена водой состава HDO. Через недолгое время начиналось расстройство обмена веществ животных, разрушались почки. При увеличении толики тяжеленной воды животные гибли.
На развитие высших растений томная вода также действует угнетающе; если их поливать водой, на одну вторую состоящей из тяжеленной воды, рост прекращается.
Пониженное содержание дейтерия в воде провоцирует актуальные процессы. Такие данные получили Б.И. Родимов и И.П. Торопов. Они длительное время следили за растениями и животными, потреблявшими воду, в какой содержалось дейтерия на 25% ниже нормы. Оказалось, что, потребляя такую воду, свиньи, крысы и мыши дали потомство, еще многочисленнее и крупнее обыденного, яйценоскость кур поднялась в два раза, пшеница созрела ранее и отдала более высочайший сбор.
1-ые результаты исследования тяжеленной воды демонстрируют, сколько необыкновенных параметров таит такое обычное вещество, как вода.
Воздействие концентрации дейтерия на рост высших растений
Русские исследователи издавна нашли, что томная вода тормозит рост микробов, водных растений, грибов, высших растений и культуры тканей животных. А вот вода со сниженной до 30% концентрацией дейтерия (так именуемая «бездейтериевая» вода) содействует повышению биомассы и количества семян, ускоряет развитие половых органов и провоцирует сперматогенез у птиц.
За рубежом пробовали поить тяжеленной водой мышей со злокачественными опухолями. Та вода оказалась по истине мертвой: и опухоли гробила, и мышей. Разные исследователи установили, что томная вода действует негативно на растительные и живы организмы. Подопытных собак, крыс и мышей поили водой, третья часть которой была заменена тяжеленной водой. Через некое время начиналось расстройство обмена веществ животных, разрушались почки. При увеличении толики тяжеленной воды животные гибли. И напротив, понижение содержания дейтерия на 25% ниже нормы в воде, которую давали животным, благотворно сказалось на их развитии: свиньи, крысы и мыши дали потомство, во много раз многочисленнее и крупнее обыденного, а яйценосность кур поднялась в два раза.
Тогда учёные взялись за «облегченную» воду. Опыты проводили на 3 моделях перевиваемых опухолей: карцинома легких Льюис, стремительно возрастающая саркома матки и рак шеи матки, который развивается медлительно. «Бездейтериевую» воду исследователи получали по специальной технологии электролизом дистиллированной воды. В опытнейших группах животные с перевитыми опухолями получали воду с пониженным содержанием дейтерия, в контрольных группах — обыденную. Животные начали пить «облегченную» и контрольную воду в денек перевивки опухоли и получали ее до последнего денька жизни.
Вода с пониженным содержанием дейтерия задерживала возникновение первых узелков на месте перевивки рака шеи матки. Но, на время появления узелков других типов опухоли облегченная вода не действовала. Но во всех опытнейших группах с тяжёлой водой, начиная с первого денька измерений и фактически до окончания опыта, объем опухолей был меньше, чем в контрольной группе. К огорчению, хотя тяжёлая вода и тормозит развитие всех исследованных опухолей, жизнь экспериментальным мышам она не продлевает.
Как это всё происходит на уровне метаболизма? При попадании клеток в дейтерированную тяжёловодородную среду из их не только лишь исчезает протонированная вода за счет реакции обмена Н2О-D2О, да и происходит резвый H±D обмен в гидроксильных, сульфгидрильных и аминогруппах всех органических соединений, включая белки, нуклеиновые кислоты, липиды, сахара. Только С—Н-связь не подвергается обмену и соединения типа С—D синтезируются «de поvo».
Любопытно, что после обмена H±D ферменты не прекращают собственной функции (Themson et al., 1966; Денько, 1974), но конфигурации в итоге изотопного замещения за счет первичного и вторичного изотопных эффектов (Thomson, 1963; Halevy, 1963), также действие тяжёлой воды как растворителя (большая структурированность и вязкость по сопоставлению с обыкновенной водой) приводят к изменению скоростей (замедлению) и специфики ферментативных реакций в тяжёлой воде.
Присутствие дейтерия в био системах приводит к изменениям структуры и свойствам жизненно-важных макромолекул таких как дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК) и белки. При всем этом различают первичные и вторичные изотопные эффекты дейтерия зависимо от того, какое положение занимает атом дейтерия в молекуле. Более необходимыми для структуры макромолекулы связи являются динамические короткоживущие водородные (дейтериевые) связи. Они формируются меж примыкающими атомами дейтерия (водорода) и гетероатомами кислорода, углерода, азота, серы и т.д. и играют главную роль в поддержании пространственной структуры макромолекулярных цепей и как эти структуры ведут взаимодействие с другими примыкающими макромолекулярными структурами, также с тяжеленной аква среды.
Структурно-динамические характеристики клеточной мембраны, которые в большинстве зависят от высококачественного и количественного состава липидов, также могут изменяться в присутствии тяжёлой воды. Приобретенный итог разъясняется тем, что клеточная мембрана является одной из первых органелл клеточки, которая испытывает воздействие тяжёлой воды, и тем компенсирует реалогические характеристики мембраны (вязкость, текучесть, структурированность) конфигурацией количественного и высококачественного состава липидов.
Может быть эффекты, наблюдаемые при адаптации к тяжёлой воде связаны с образованием в тяжёлой воде конформаций молекул с другими структурно-динамическими качествами, чем конформаций, образованных с ролью водорода, и потому имеющих другую активность и био характеристики. Так, по теории абсолютных скоростей разрыв СH-связей может происходить резвее, чем СD-связей, подвижность иона D+ меньше, чем подвижность Н+, константа ионизации тяжёлой воды меньше константы ионизации обыкновенной воды. Всё это отражается на кинетике хим связи и скорости хим. реакций в тяжёлой воде.
Связи, образованные атомами углерода с дейтерием малость прочнее, чем СН-связи из-за того, что частота колебания дейтерона, имеющего огромную массу (вдвое огромную, чем протон) и размер меньше частоты колебания протона и тем, это выравнивает связь.
Другое принципиальное свойство определяется самой пространственной структурой тяжёлой воды, которая имеет тенденцию сближать гидрофобные группы макромолекулы, чтоб минимизировать их эффект на водородную (дейтериевую) связь в присутствии молекул тяжёлой воды. Так что структура спирали, каков является ДНК в присутствии тяжёлой воды стабилизируется. Не считая этого, отмечены радиопротекторные характеристики тяжёлой воды на клеточки печени мортышки, в какой экспонировались эти клеточки. Также было показано, что актуальный цикл плоских червяков, выращенных на тяжёлой воде возрастает в 1.5 раза по-сравнению с червяками, выращенными на обыкновенной воде (М.Шепенинов, 2006).
Возможно, клеточка реализует лабильные адаптивные механизмы, которые содействуют многофункциональной реорганизации работы жизненно-важных систем в тяжёлой воде. Так, к примеру, нормальному биосинтезу и функционированию в тяжёлой воде таких на биологическом уровне активных соединений, как нуклеиновые кислоты и белки содействует поддержание их структуры средством формирования водородных (дейтериевых) связей в молекулах.
Связи, сформированные атомами дейтерия различаются по прочности и энергии от подобных водородных связей. Различия в нуклеарной массе атома водорода и дейтерия косвенно могут служить предпосылкой различий в синтезах нуклеиновых кислот, которые могут приводить в свою очередь к структурным различиям и, как следует, к многофункциональным изменениям в клеточке.
Ферментативные функции и структура синтезируемых белков также меняются при росте клеток на тяжёлой воде, что может отразиться на процессах метаболизма и деления клеточки.
Конфигурации соотношения главных метаболитов в процессе адаптации к тяжеловодородной среде также может являться причинами смерти клеток. Клеточки высших организмов гибнут при содержании тяжёлой воды в составе тела выше 30%, но мельчайшие организмы, просто приспосабливающиеся к резким изменениям сферы обитания, способны жить и плодиться даже в 98%-ной тяжёлой воды (Мосин О.В, 1996).
Издавна увидено, что адаптация к тяжёлой воде проходит легче при постепенном увеличении содержания дейтерия в среде (Pratt a. Curry, 1938), потому что чувствительность к тяжёлой воде различных главных систем различна. Фактически даже высокодейтерированные среды содержат протоны от 0,2—10%. Может быть, что остаточные протоны в момент адаптации к тяжёлой воде упрощают перестройку к изменившимся условиям, встраиваясь конкретно в те участки, которые более чувствительны к подмене. Если это так, то встраивание протонов должно приводить к скоплению легкого изотопа в органическом материале клеток и соответственно к обогащению томным изотопом среды культивирования.
Способность к адаптации в больших концентрациях тяжёлой воды связана с эволюционным уровнем организации, т. е. чем ниже уровень развития живого, тем выше способность к адаптации.
Дейтерированные клеточки приспособленных к предельной концентрации тяжёлой воды в среде микробов – очень комфортные объекты для исследования. В процессе роста клеток на тяжёлой воде в их синтезируются макромолекулы, в каких атомы водорода в углеродном скелете практически стопроцентно замещены на дейтерий. Такие дейтерированные макромолекулы претерпевают структурно-адаптационные модификации, нужные для обычного функционирования клеточки в тяжёлой воде.
Эти факты позволяют созидать некую аналогию меж адаптацией к тяжёлой воде и адаптации к низким температурам. Ещё Юнг (Jung, 1967) на клеточках Escherichia coli, помещенных в 98,6%-ную тяжёлую воду, показал, что эффект торможения роста тяжеленной воды может быть компенсирован увеличением температуры роста. Аналогия с остыванием позволяет рассматривать адаптацию к тяжёлой воде, как адаптацию к неспецифическому фактору, действующему сразу на функциональное состояние огромного числа систем: перевоплощение энергии, биосинтетические процессы, транспорт веществ, структуру и функции макромолекул. Может быть, что более чувствительными к подмене Н+ на D+ оказываются конкретно те системы, которые употребляют высшую подвижность протонов и высшую скорость разрыва протонных связей. Такими системами в клеточке могут быть дыхательная цепь и аппарат биосинтеза макромолекул, которые размещаются в цитоплазматической мембране либо находятся под ее контролем.
Аналогия меж адаптацией к тяжёлой воде и температурной адаптацией очень принципиальна для конструирования дейтерированных ферментов, которые сумеют работать в критериях больших температур. Такие постоянные дейтерированные ферменты нужны в биотехнологии, медицине и сельском хозяйстве.
Это привело бы к ускорению обменных процессов в человеческом организме, а, как следует, к повышению его физической и умственной активности. Но скоро появились опаски, что полное изъятие из воды дейтерия приведет к сокращению общей продолжительности людской жизни. Ведь понятно, что наш организм практически на 70% состоит из воды. И в этой воде 0,015% дейтерия. По количественному содержанию (в атомных процентах) он занимает 12-е место посреди хим частей, из которых состоит человеческий организм. Тут его следует отнести к уровню микроэлементов. Содержание таких микроэлементов как медь, железо, цинк, молибден, марганец в нашем теле в 10-ки и сотки раз меньше, чем дейтерия. Что все-таки случится, если удалить весь дейтерий? На этот вопрос науке еще предстоит ответить. Пока же бесспорным является тот факт, что, меняя количественное содержание дейтерия в растительном либо животном организме, мы можем ускорять либо замедлять ход актуальных процессов.
к.х.н. О.В. Мосин