導讀
那是138億年前...在宇宙大爆炸之後的六十秒內，在最原始的等離子場（將成為我們的宇宙）中，創建了第一個元素氫，僅由一個質子和一個電子組成。溫度為十億攝氏度。電子和正電子湮沒而產生光子，而質子和中子結合形成氘核，即質子和中子對。然後幾乎所有氘核都合併生成氦氣。因此原始物質分為兩個不相等的部分：四分之一的氦氣，四分之三的氫。
但是該過程並不徹底。隨著宇宙的冷卻，少量的氘核保持原樣，未配對且被隔離，處於在氫和氦之間。大多數與氫一起成為恆星能量的來源。倖存於恆星爐中的氘原子最終與氧原子二比一地結合在一起，產生了水（重水），現在在海水和地球上的淡水中都發現了含有氘元素的水。實際上，我們星球上每升水中大約有6滴（300毫克）氘。
快進137.999億年，直到1931年，美國哥倫比亞大學的Harold C. Urey和他的同事Ferdinand G. Brickwedde和George R. Murphy證明了氘的存在。在他們發現之前，人們認為氫含有一個質子和一個電子。這種稀有的重氫同位素加上中子後，重量增加了一倍，質量為2。物理學家未發現氘，可能是因為它僅佔宇宙中所有氫的0.0149％（150ppm），或每3300個水分子中有1個重水分子。重水分子成為了海水中的常見水分子。
一些物理學家早在1913年就懷疑氫的第二種同位素的存在，而Urey則一勞永逸地證明了它的存在。他肯定地知道它的存在，因為在原子的原子量和氫的質譜值之間根本沒有重疊。
1934年，因Urey博士這一具有紀念意義的發現而進入原子核時代，因此他也獲得了諾貝爾化學獎。濃縮氘（即重水）是核反應堆和製造原子彈所必需的一部分。正是Urey，Brickwedde和Murphy貢獻，全球核安全發生了重大格局。
儘管氘的發現在30年代帶來了物理學的經典轉變，但在分子生物學卻沒有太大變化。1929年，ATP被發現是所有生命的燃料。時間點是在發現線粒體後的第39年，線粒體制造ATP。1937年，發現了Krebs循環（又稱Szent-Gyorgi或檸檬酸循環），它描述了產生ATP的機制。但是60年後才人類才瞭解氘對ATP生產的影響。
Urey的導師（美國加州伯克利大學的化學教授Gilbert N. Lewis）在Urey證明氘存在後，1933年首先通過電解方法產生純淨氘水。隨後他第一個觀察到這種重水（D2O）在結冰時會下沉，而不是像普通的水結冰一樣漂浮在水中。他還觀察到它強烈地延遲了微生物的繁殖，並阻礙了植物種子的萌發及生長。
耶魯大學教授奧斯卡·理查茲（Oscar W. Richards）耶魯大學（Osborn Zoological Lab）研究員奧斯卡·W·理查茲（Oscar W. Richards）很快就發現了這種延緩代謝的過程。酵母菌在重水中分解糖的效率比在普通水環境中慢9倍，兩者的試驗結果完全不同。
1931年 Urey，Brickwedde 發現氘
從1934年到1939年，耶魯大學藥理學系的HG Barbour及其同事第一個發起了有關重水對小鼠影響的系統研究。在1933年至1939年之間，發表了216篇有關氘的生物作用的外文研究，所有研究都得出相同的結論：重水對生命的極強的損害作用：實驗僅用30％的重水代替普通水，便導致細菌，植物和動物在幾天之內死亡。然而當需要做更多的研究，但是隨著第二次世界大戰的臨近，由於軍事領域的巨大需求，重水越來越難以獲得進一步研究的機會。美國氘的生物學研究逐漸興起至1950年逐漸消失。
大約在同一時間，弗朗西斯·HC·克里克（Francis HC Crick）和詹姆斯·沃森（James D. Watson）於1953年宣佈DNA的雙螺旋結構，西伯利亞託木斯克大學（前蘇聯）老年醫學和遺傳學專業的研究生Gennady D. Berdyshev受到啟發。事件的起因是，一位生物物理學家鮑里斯·N·羅迪莫夫（Boris N. Rodimov）的同事調查了有關蘇維埃人口壽命的一個非常特殊的異常現象。
儘管整個蘇聯地區的百歲老人平均比例不到每100萬人中的10人，但在西伯利亞某些地區，百歲老人的數量驚人。每100萬人中有324人，此外，阿爾泰和雅庫特的大多數人口到了年老，還享有極大的健康活力。後來發現這些地區長期飲用來自高原的原始冰川融化水，激發他去研究這一重要因素，以此作為其居民長壽命的關鍵點。科學家關注的是可能會涉及到一些獨特而無法識別的水特徵（一種可能藏在古代冰川冰中的謎團）。第一個實驗內容包括在20米深處開採永久凍土和融化3億年的冰水。在實驗室中，觀察到水刺激了細胞分裂並減緩了衰老。當研究所不再支付提取古代冰川水的費用時，他們評估了附近地區的西伯利亞積雪，令他們驚訝的是，它產生了類似的效果。他們也發現積雪融化後屬於天然低氘水，去氘水的延長人的壽命的理論開始成形。
在1959至1960年，託木斯克大學VM Muhachev進行的實驗使他的同事相信，即使是少量的氘也會扭曲氫鍵的化學反應並抑制亞分子過程。到1960年，別爾迪舍夫（Berdyshev）掌握了足夠的信息，最終將雅庫特人和阿爾泰人的長壽與冰川融水的飲用聯繫起來。來自託木斯克的研究人員發現：與被稱為維也納標準海洋平均水（VSMOW）的赤道為155.76 ppm相比，古代冰、高緯度山區的積雪和冰川水的氘減少了15-20％。作為歷史記錄，這些發現首先於1961年在鄂木斯克的農業雜誌上發表。
別爾迪雪夫，羅迪莫夫，穆哈切夫等人不久就發現了這種有抗輻射功能的水，在烏拉爾山脈南部的吉什蒂姆核電站發生了6級核災難，這是歷史上第三大核災難！別爾迪舍夫（Berdyshev）和他的同事們向許多受害者提供了他們新發現的“奇蹟融化的水”，他們得以存活下來。直到蘇聯解體之後，俄國人才對這場災難以及用於醫療的去氘水進行了解密。
1966年，羅迪莫夫（Rodimov）和他的生物物理學系主任IV託洛普採夫（IV Toroptsev）被批准用英語發表其研究成果，以惠及各地的研究人員和科學家。重水在活生物體中的生物學作用方面具有開創性的發現，他們把它放在西伯利亞地圖上。他們成為最早展示水中的氘如何對生物產生影響的科學家。在小鼠實驗中，他們觀察到重水含量增加到3％，則小鼠出生體重降低了20％，成熟時體重比對照組小1/3倍，並且無法繁殖第三代。在另一項實驗中，食用冰河融水的小鼠比對照組具有更大的性活力，並且成長更快，更大。在許多具有不同動植物的蘇聯機構中重複了這些實驗。考慮到氘是在30年前才發現的，這是一個巨大的突破。長壽的秘密才剛剛透露出來！
03
巧合的是大約在同一時間，UCLA的分子生物學家Paul D. Boyer有一個生物學上的重大發現。他發現，位於電子傳輸鏈（ETC）末端的線粒體中的微小蛋白質納米馬達承受著產生ATP的最終負擔。這種蛋白質裝配體以9000 RPM的轉速旋轉，具有機械馬達的結構和功能，包括轉子，定子和磁場。博耶（Boyer）將其命名為“ ATP合酶”。但遺憾是還需要再過40年，也就是千禧年（2000年），才可以發現氘對ATP合酶的影響。
到1960年代初，很明顯，氘雖然是氫同位素，但在生化和生物物理上卻完全“不同”，由於添加了正常氫中缺少的中子，因此氘的質量是氫的兩倍。在其同位素中間，沒有其他元素具有如此極端的質量差異。然而，關於氘如何在細胞水平上起作用的理解尚待發現。
在俄羅斯人進行研究，並悄然取得突破的同時美國人也熱衷於氘的生物研究。1963年，伊利諾伊州阿貢國家實驗室醫學研究部門的約翰·湯姆森（John F. Thomson）撰寫了長達152頁的權威論文《氘的生物效應》。他的同事約瑟夫·J·卡茲（Joseph J. Katz）和亨利·克里斯皮（Henry L. Crespi）的工作加強了氘的生物學意義，早在1966年出版的《氘代生物的培養和用途》一書中就指出氘會影響蛋白質的形狀和DNA的複製。進行了實驗小鼠實驗，其中其正常人體水的重水百分比（％）發生變化，得出以下結果：
實驗＃1：實驗小鼠體內的重水濃度增加到30％。事實證明，它在幾天之內殺死小鼠。
實驗＃2：實驗小鼠體內的氘水減少了30％（105 ppm），而顯著延長了壽命。
十年後的1974年，英國科學家TR Griffiths在第二屆國際穩定同位素會議上再次在Argonne國家實驗室提出了一種理論，即氘可能是衰老的主要原因。在啟動和老齡化的作用和其他生化機制和過程氘的可能作用種他指出：“氘對涉及DNA複製的酶分子的形狀產生不利影響。” 他觀察到，氘比氫更具負電性，重量是氫的兩倍，並且其原子結合特性與普通氫（pro）不同，這會干擾DNA複製。當DNA修復酶在保留位置含有氘時，它們就有可能參與錯誤反應，從而損害DNA複製和修復。第二年，在1975年，JD Gleason和I. Friedman複製了俄羅斯關於植物生長的發現，發表了美國第一個關於使用去氘水（DDW）促進穀物生長的研究。
當對巴基斯坦北部的罕薩族人的長壽命和少疾病進行調查時，確定他們的水中的氘是來自烏爾塔山冰川。氘含量約為133 ppm，與155 ppm全球標準相差16％。降低16％似乎並不顯著，但是，格里夫斯的理論進一步預測，氘的不利生物學效應與濃度的平方成正比。這就是我們現在知道即使少量去氘也具有巨大生物學益處的原因。至到1990年代，關鍵的研究在羅馬尼亞和匈牙利得到了進一步發展。
羅馬尼亞醫藥大學的W. Bild及其同事表明，暴露於8.5居里輻射致死劑量的小鼠在去氘水中的存活率更高，飲用去氘水（30 ppm）的小鼠的存活率達到61％，而食用普通自來水（150 ppm）的對照組的存活率僅為25％。與對照組相比，測試組還保持正常的白細胞和紅細胞血小板計數。兩組同樣不幸的齧齒動物也感染了肺炎，測試組顯示出增強的免疫防禦能力，而對照組則沒有。科學家得出的結論是，系統中氘含量較低的小鼠將受益於較少的容易出錯的細胞分裂和對輻射損傷的DNA的更有效修復。再次證明，去氘水具有某些未知的，看似神奇的生物學作用。進行這些動物試驗的唯一目的是評估去氘對正在接受化療的患者的影響。
05
受匈牙利諾貝爾獎獲得者Albert Szent-Gyrgyi的一起工作的啟發，醫生和分子生物學家Gabor Somylai他在90年代初期進行了最廣泛的去氘臨床試驗，其數據發表於1998年，在論文《低氘水的生物效應》及其2001年的《抗癌》一書中。Somylai索莫萊的雙盲臨床試驗首先顯示，去氘水幾乎沒有任何副作用，其次，他的測試組的生存能力明顯優於對照組的癌症患者。他表明，去氘水是常規放療和化療的極好的補充佐劑。 在1992年10月至1999年春季期間，Somylai博士及其團隊管理了約350噸去氘水，獲得了大約1,200項專利，產生了超過12,000頁的書面記錄。目前，Somylai於2019年進行了2,222例去氘水案例研究。他的開創性工作使匈牙利成為去氘研究的重要中心。
Gabor Somylai醫生和教授
蘇聯解體後，別爾迪舍夫（Berdyshev）成為了基輔塔拉斯·舍甫琴科國立大學（Taras Shevchenko National University）的著名老年病學家和遺傳學系主任，他成立了新的生物學系。他的工作不再是敏感的國家安全事務，他和他的同事們建造了三臺工業機器來再生冰川融水，能夠將氘含量降低30-40％（90-105 ppm）。這些工程原理利用冷凍和解凍循環將氘從水中分離出來的優勢，因為重水會在稍高的溫度下結冰。還公開指出，無法獲得去氘水的人們可以在家中做類似的事情，稱其為“熔融水治療”。該說明要求使用家用冰箱進行重複的冷凍和解凍循環。通過去除反覆結冰的水，聲稱減少了5％。從1990年代至今，該協議在俄羅斯和許多其他國家變得非常流行。然而，由於使用這種方法的氘水平不能顯著降低以至於不能發揮重大作用，因此它僅在一定程度上有效。
到21世紀初，研究人員已經充分了解，去氘水會保護DNA免受破壞。但這還不知道更深機理。由於人類對揭開生活奧秘的不懈追求，解決這個難題只是時間問題。
2006年，俄羅斯化學家Igor A. Pomytkin和他的同事OE Kolesova發表了研究重水同位素異構體的自然濃度與線粒體產生H2O2的速率之間的關係。他們的研究證明，任何機制都會使重水損壞細胞，反之亦然，使輕水保持其健康的狀況發生在線粒體內。研究表明，重水抑制線粒體產生過氧化氫（H2O2）的能力，而過氧化氫作為使分子傳遞信號來調節氧化應激的信使分子。普莫特金的工作使他得出結論，即氘對ATP的影響並於第二年發表的相同論文。
2007年是氘科學歷史上最重大的發現之際。土耳其安卡拉居爾哈內醫學院生物化學與臨床生物化學系的醫生，生物化學家，藥理學家Abdullah Olgun發表了論文《氘的生物效應：以ATP合酶為例》。致力於研究引起衰老的機理，他花了兩年的時間進行艱苦的研究，還不得不獲得醫學數學的另一個學位，以首次證明氘是如何造成其損害的。它們發生在ATP合酶納米馬達內電子傳輸鏈的最後一步。Olgun確定大約每15秒就有一個沒有氘受體的裸氘核（質子-中子對）撞擊到快速旋轉的納米馬達上，從而導致其阻塞，結結並最終擊穿。Olgun在論文《Deuteronation and Aging》中進一步解釋了於同年在《紐約科學院年鑑》上發表，
這是衰老的關鍵和主要原因之一！最後發現了氘如何破壞生命的奧秘！值得一提Olgun的發現具有諾貝爾獎的重要意義，這可能被譽為21世紀最偉大的發現之一。
當時，只有極少數人熱衷於注意到並記錄下這一突破的嚴重性。正確理解這一點的人是俄羅斯商人，科學家和去氘狂熱者Anton Chernopiatko，他與Pomytkin和Oxford科學家合作於2015年發表了《水中的氘增加了抑鬱症的易感性：與血清素有關的機制的潛在作用》。自從很早就認識到去氘的重要性之後，終生的追求就顯現出來了。現在具有權威性的切爾諾皮採（Chernopiatko）將氘作為生物“特洛伊木馬”的作用，承擔了將去氘水生產擴大到實驗室和研究目的之外的任務，並建造了一家以商業規模生產輕水的工廠。
儘管90年代的別爾迪舍夫（Berdyshev）發明了一種工業原理，使用冷藏過程將氘減少了30-40％，但在千禧年之初，Dr. Igor Selivanenko開發了專門用於生產輕水的第一臺真空精餾塔。莫斯科精細化學技術研究所的Selivanenko。將幾十年的重水分離原理應用於去氘水，這是一個效率更高的過程，可以去除97％或更高的重水。2008年，Chernopiatko從Selivanenko購買了知識產權，並花了多年時間與他的技術專家Alexander Emalianov進行了改進，於2012年開始在俄羅斯農村建造工廠，將莫斯科研究所的技術商業化。
2019年，氘的機理以及如何去氘的方法已廣為人知，但仍有許多東西需要學習。而且對這一巨大發現的認識還處於起步階段。在布達佩斯舉行的四次有關去氘的國際會議，科學家介紹他們的工作。
深圳鼎邦首席科學顧問Laszlo Boros教授
UCLA教授兼醫學博士Laszlo Boros是一位美國科學家，正在推動該領域的工作，也許是世界上有關該主題最具權威的生物化學家。他在洛杉磯與他人共同創立了去氘中心，該中心首先向公眾提供氘測試和治療方案。
