导读
那是138亿年前...在宇宙大爆炸之后的六十秒内，在最原始的等离子场（将成为我们的宇宙）中，创建了第一个元素氢，仅由一个质子和一个电子组成。温度为十亿摄氏度。电子和正电子湮没而产生光子，而质子和中子结合形成氘核，即质子和中子对。然后几乎所有氘核都合并生成氦气。因此原始物质分为两个不相等的部分：四分之一的氦气，四分之三的氢。
但是该过程并不彻底。随着宇宙的冷却，少量的氘核保持原样，未配对且被隔离，处于在氢和氦之间。大多数与氢一起成为恒星能量的来源。幸存于恒星炉中的氘原子最终与氧原子二比一地结合在一起，产生了水（重水），现在在海水和地球上的淡水中都发现了含有氘元素的水。实际上，我们星球上每升水中大约有6滴（300毫克）氘。
快进137.999亿年，直到1931年，美国哥伦比亚大学的Harold C. Urey和他的同事Ferdinand G. Brickwedde和George R. Murphy证明了氘的存在。在他们发现之前，人们认为氢含有一个质子和一个电子。这种稀有的重氢同位素加上中子后，重量增加了一倍，质量为2。物理学家未发现氘，可能是因为它仅占宇宙中所有氢的0.0149％（150ppm），或每3300个水分子中有1个重水分子。重水分子成为了海水中的常见水分子。
一些物理学家早在1913年就怀疑氢的第二种同位素的存在，而Urey则一劳永逸地证明了它的存在。他肯定地知道它的存在，因为在原子的原子量和氢的质谱值之间根本没有重叠。
1934年，因Urey博士这一具有纪念意义的发现而进入原子核时代，因此他也获得了诺贝尔化学奖。浓缩氘（即重水）是核反应堆和制造原子弹所必需的一部分。正是Urey，Brickwedde和Murphy贡献，全球核安全发生了重大格局。
尽管氘的发现在30年代带来了物理学的经典转变，但在分子生物学却没有太大变化。1929年，ATP被发现是所有生命的燃料。时间点是在发现线粒体后的第39年，线粒体制造ATP。1937年，发现了Krebs循环（又称Szent-Gyorgi或柠檬酸循环），它描述了产生ATP的机制。但是60年后才人类才了解氘对ATP生产的影响。
Urey的导师（美国加州伯克利大学的化学教授Gilbert N. Lewis）在Urey证明氘存在后，1933年首先通过电解方法产生纯净氘水。随后他第一个观察到这种重水（D2O）在结冰时会下沉，而不是像普通的水结冰一样漂浮在水中。他还观察到它强烈地延迟了微生物的繁殖，并阻碍了植物种子的萌发及生长。
耶鲁大学教授奥斯卡·理查兹（Oscar W. Richards）耶鲁大学（Osborn Zoological Lab）研究员奥斯卡·W·理查兹（Oscar W. Richards）很快就发现了这种延缓代谢的过程。酵母菌在重水中分解糖的效率比在普通水环境中慢9倍，两者的试验结果完全不同。
1931年 Urey，Brickwedde 发现氘
从1934年到1939年，耶鲁大学药理学系的HG Barbour及其同事第一个发起了有关重水对小鼠影响的系统研究。在1933年至1939年之间，发表了216篇有关氘的生物作用的外文研究，所有研究都得出相同的结论：重水对生命的极强的损害作用：实验仅用30％的重水代替普通水，便导致细菌，植物和动物在几天之内死亡。然而当需要做更多的研究，但是随着第二次世界大战的临近，由于军事领域的巨大需求，重水越来越难以获得进一步研究的机会。美国氘的生物学研究逐渐兴起至1950年逐渐消失。
大约在同一时间，弗朗西斯·HC·克里克（Francis HC Crick）和詹姆斯·沃森（James D. Watson）于1953年宣布DNA的双螺旋结构，西伯利亚托木斯克大学（前苏联）老年医学和遗传学专业的研究生Gennady D. Berdyshev受到启发。事件的起因是，一位生物物理学家鲍里斯·N·罗迪莫夫（Boris N. Rodimov）的同事调查了有关苏维埃人口寿命的一个非常特殊的异常现象。
尽管整个苏联地区的百岁老人平均比例不到每100万人中的10人，但在西伯利亚某些地区，百岁老人的数量惊人。每100万人中有324人，此外，阿尔泰和雅库特的大多数人口到了年老，还享有极大的健康活力。后来发现这些地区长期饮用来自高原的原始冰川融化水，激发他去研究这一重要因素，以此作为其居民长寿命的关键点。科学家关注的是可能会涉及到一些独特而无法识别的水特征（一种可能藏在古代冰川冰中的谜团）。第一个实验内容包括在20米深处开采永久冻土和融化3亿年的冰水。在实验室中，观察到水刺激了细胞分裂并减缓了衰老。当研究所不再支付提取古代冰川水的费用时，他们评估了附近地区的西伯利亚积雪，令他们惊讶的是，它产生了类似的效果。他们也发现积雪融化后属于天然低氘水，去氘水的延长人的寿命的理论开始成形。
在1959至1960年，托木斯克大学VM Muhachev进行的实验使他的同事相信，即使是少量的氘也会扭曲氢键的化学反应并抑制亚分子过程。到1960年，别尔迪舍夫（Berdyshev）掌握了足够的信息，最终将雅库特人和阿尔泰人的长寿与冰川融水的饮用联系起来。来自托木斯克的研究人员发现：与被称为维也纳标准海洋平均水（VSMOW）的赤道为155.76 ppm相比，古代冰、高纬度山区的积雪和冰川水的氘减少了15-20％。作为历史记录，这些发现首先于1961年在鄂木斯克的农业杂志上发表。
别尔迪雪夫，罗迪莫夫，穆哈切夫等人不久就发现了这种有抗辐射功能的水，在乌拉尔山脉南部的吉什蒂姆核电站发生了6级核灾难，这是历史上第三大核灾难！别尔迪舍夫（Berdyshev）和他的同事们向许多受害者提供了他们新发现的“奇迹融化的水”，他们得以存活下来。直到苏联解体之后，俄国人才对这场灾难以及用于医疗的去氘水进行了解密。
1966年，罗迪莫夫（Rodimov）和他的生物物理学系主任IV托洛普采夫（IV Toroptsev）被批准用英语发表其研究成果，以惠及各地的研究人员和科学家。重水在活生物体中的生物学作用方面具有开创性的发现，他们把它放在西伯利亚地图上。他们成为最早展示水中的氘如何对生物产生影响的科学家。在小鼠实验中，他们观察到重水含量增加到3％，则小鼠出生体重降低了20％，成熟时体重比对照组小1/3倍，并且无法繁殖第三代。在另一项实验中，食用冰河融水的小鼠比对照组具有更大的性活力，并且成长更快，更大。在许多具有不同动植物的苏联机构中重复了这些实验。考虑到氘是在30年前才发现的，这是一个巨大的突破。长寿的秘密才刚刚透露出来！
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巧合的是大约在同一时间，UCLA的分子生物学家Paul D. Boyer有一个生物学上的重大发现。他发现，位于电子传输链（ETC）末端的线粒体中的微小蛋白质纳米马达承受着产生ATP的最终负担。这种蛋白质装配体以9000 RPM的转速旋转，具有机械马达的结构和功能，包括转子，定子和磁场。博耶（Boyer）将其命名为“ ATP合酶”。但遗憾是还需要再过40年，也就是千禧年（2000年），才可以发现氘对ATP合酶的影响。
到1960年代初，很明显，氘虽然是氢同位素，但在生化和生物物理上却完全“不同”，由于添加了正常氢中缺少的中子，因此氘的质量是氢的两倍。在其同位素中间，没有其他元素具有如此极端的质量差异。然而，关于氘如何在细胞水平上起作用的理解尚待发现。
在俄罗斯人进行研究，并悄然取得突破的同时美国人也热衷于氘的生物研究。1963年，伊利诺伊州阿贡国家实验室医学研究部门的约翰·汤姆森（John F. Thomson）撰写了长达152页的权威论文《氘的生物效应》。他的同事约瑟夫·J·卡兹（Joseph J. Katz）和亨利·克里斯皮（Henry L. Crespi）的工作加强了氘的生物学意义，早在1966年出版的《氘代生物的培养和用途》一书中就指出氘会影响蛋白质的形状和DNA的复制。进行了实验小鼠实验，其中其正常人体水的重水百分比（％）发生变化，得出以下结果：
实验＃1：实验小鼠体内的重水浓度增加到30％。事实证明，它在几天之内杀死小鼠。
实验＃2：实验小鼠体内的氘水减少了30％（105 ppm），而显著延长了寿命。
十年后的1974年，英国科学家TR Griffiths在第二届国际稳定同位素会议上再次在Argonne国家实验室提出了一种理论，即氘可能是衰老的主要原因。在启动和老龄化的作用和其他生化机制和过程氘的可能作用种他指出：“氘对涉及DNA复制的酶分子的形状产生不利影响。” 他观察到，氘比氢更具负电性，重量是氢的两倍，并且其原子结合特性与普通氢（pro）不同，这会干扰DNA复制。当DNA修复酶在保留位置含有氘时，它们就有可能参与错误反应，从而损害DNA复制和修复。第二年，在1975年，JD Gleason和I. Friedman复制了俄罗斯关于植物生长的发现，发表了美国第一个关于使用去氘水（DDW）促进谷物生长的研究。
当对巴基斯坦北部的罕萨族人的长寿命和少疾病进行调查时，确定他们的水中的氘是来自乌尔塔山冰川。氘含量约为133 ppm，与155 ppm全球标准相差16％。降低16％似乎并不显着，但是，格里夫斯的理论进一步预测，氘的不利生物学效应与浓度的平方成正比。这就是我们现在知道即使少量去氘也具有巨大生物学益处的原因。至到1990年代，关键的研究在罗马尼亚和匈牙利得到了进一步发展。
罗马尼亚医药大学的W. Bild及其同事表明，暴露于8.5居里辐射致死剂量的小鼠在去氘水中的存活率更高，饮用去氘水（30 ppm）的小鼠的存活率达到61％，而食用普通自来水（150 ppm）的对照组的存活率仅为25％。与对照组相比，测试组还保持正常的白细胞和红细胞血小板计数。两组同样不幸的啮齿动物也感染了肺炎，测试组显示出增强的免疫防御能力，而对照组则没有。科学家得出的结论是，系统中氘含量较低的小鼠将受益于较少的容易出错的细胞分裂和对辐射损伤的DNA的更有效修复。再次证明，去氘水具有某些未知的，看似神奇的生物学作用。进行这些动物试验的唯一目的是评估去氘对正在接受化疗的患者的影响。
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受匈牙利诺贝尔奖获得者Albert Szent-Gyrgyi的一起工作的启发，医生和分子生物学家Gabor Somylai他在90年代初期进行了最广泛的去氘临床试验，其数据发表于1998年，在论文《低氘水的生物效应》及其2001年的《抗癌》一书中。Somylai索莫莱的双盲临床试验首先显示，去氘水几乎没有任何副作用，其次，他的测试组的生存能力明显优于对照组的癌症患者。他表明，去氘水是常规放疗和化疗的极好的补充佐剂。 在1992年10月至1999年春季期间，Somylai博士及其团队管理了约350吨去氘水，获得了大约1,200项专利，产生了超过12,000页的书面记录。目前，Somylai于2019年进行了2,222例去氘水案例研究。他的开创性工作使匈牙利成为去氘研究的重要中心。
Gabor Somylai医生和教授
苏联解体后，别尔迪舍夫（Berdyshev）成为了基辅塔拉斯·舍甫琴科国立大学（Taras Shevchenko National University）的著名老年病学家和遗传学系主任，他成立了新的生物学系。他的工作不再是敏感的国家安全事务，他和他的同事们建造了三台工业机器来再生冰川融水，能够将氘含量降低30-40％（90-105 ppm）。这些工程原理利用冷冻和解冻循环将氘从水中分离出来的优势，因为重水会在稍高的温度下结冰。还公开指出，无法获得去氘水的人们可以在家中做类似的事情，称其为“熔融水治疗”。该说明要求使用家用冰箱进行重复的冷冻和解冻循环。通过去除反复结冰的水，声称减少了5％。从1990年代至今，该协议在俄罗斯和许多其他国家变得非常流行。然而，由于使用这种方法的氘水平不能显着降低以至于不能发挥重大作用，因此它仅在一定程度上有效。
到21世纪初，研究人员已经充分了解，去氘水会保护DNA免受破坏。但这还不知道更深机理。由于人类对揭开生活奥秘的不懈追求，解决这个难题只是时间问题。
2006年，俄罗斯化学家Igor A. Pomytkin和他的同事OE Kolesova发表了研究重水同位素异构体的自然浓度与线粒体产生H2O2的速率之间的关系。他们的研究证明，任何机制都会使重水损坏细胞，反之亦然，使轻水保持其健康的状况发生在线粒体内。研究表明，重水抑制线粒体产生过氧化氢（H2O2）的能力，而过氧化氢作为使分子传递信号来调节氧化应激的信使分子。普莫特金的工作使他得出结论，即氘对ATP的影响并于第二年发表的相同论文。
2007年是氘科学历史上最重大的发现之际。土耳其安卡拉居尔哈内医学院生物化学与临床生物化学系的医生，生物化学家，药理学家Abdullah Olgun发表了论文《氘的生物效应：以ATP合酶为例》。致力于研究引起衰老的机理，他花了两年的时间进行艰苦的研究，还不得不获得医学数学的另一个学位，以首次证明氘是如何造成其损害的。它们发生在ATP合酶纳米马达内电子传输链的最后一步。Olgun确定大约每15秒就有一个没有氘受体的裸氘核（质子-中子对）撞击到快速旋转的纳米马达上，从而导致其阻塞，结结并最终击穿。Olgun在论文《Deuteronation and Aging》中进一步解释了于同年在《纽约科学院年鉴》上发表，
这是衰老的关键和主要原因之一！最后发现了氘如何破坏生命的奥秘！值得一提Olgun的发现具有诺贝尔奖的重要意义，这可能被誉为21世纪最伟大的发现之一。
当时，只有极少数人热衷于注意到并记录下这一突破的严重性。正确理解这一点的人是俄罗斯商人，科学家和去氘狂热者Anton Chernopiatko，他与Pomytkin和Oxford科学家合作于2015年发表了《水中的氘增加了抑郁症的易感性：与血清素有关的机制的潜在作用》。自从很早就认识到去氘的重要性之后，终生的追求就显现出来了。现在具有权威性的切尔诺皮采（Chernopiatko）将氘作为生物“特洛伊木马”的作用，承担了将去氘水生产扩大到实验室和研究目的之外的任务，并建造了一家以商业规模生产轻水的工厂。
尽管90年代的别尔迪舍夫（Berdyshev）发明了一种工业原理，使用冷藏过程将氘减少了30-40％，但在千禧年之初，Dr. Igor Selivanenko开发了专门用于生产轻水的第一台真空精馏塔。莫斯科精细化学技术研究所的Selivanenko。将几十年的重水分离原理应用于去氘水，这是一个效率更高的过程，可以去除97％或更高的重水。2008年，Chernopiatko从Selivanenko购买了知识产权，并花了多年时间与他的技术专家Alexander Emalianov进行了改进，于2012年开始在俄罗斯农村建造工厂，将莫斯科研究所的技术商业化。
2019年，氘的机理以及如何去氘的方法已广为人知，但仍有许多东西需要学习。而且对这一巨大发现的认识还处于起步阶段。在布达佩斯举行的四次有关去氘的国际会议，科学家介绍他们的工作。
深圳鼎邦首席科学顾问Laszlo Boros教授
UCLA教授兼医学博士Laszlo Boros是一位美国科学家，正在推动该领域的工作，也许是世界上有关该主题最具权威的生物化学家。他在洛杉矶与他人共同创立了去氘中心，该中心首先向公众提供氘测试和治疗方案。
