اید تا به حال، هنگام نوشیدن جرعه هی خنک آب، این سئوال از ذهنتان گذشته باشد که به  در این مایع حیات بخش چه اسراری نهفته H۲O است که در درس شیمی مدرسه می خواندیم، یا اینکه ویژگی هی ناشناخته بسیاری در این اکسیر حیات پنهان است؟ البته اگر پژوهش هی انجام شده در مورد آب

را به طور جدی دنبال می کنید، احتمالاً نام ماسارو اموتو (Masaru Emoto) را هم شنیده اید. اموتو با پژوهش هی خود نشان داد که آب نسبت به احساسات و ادراکات محیط پیرامون خود واکنش نشان می دهد. به عنوان مثال، وی نشان داد که بلورهی یخ حاصل از ظرف آبی که یک راهب ذن آن را تقدیس کرده است، بسیار زیباتر از بلورهایی هستند که تحت تاثیر احساسات منفی بوده اند. اموتو در کتاب پرفروش خود جزئیات تحقیقاتش را به طور کامل شرح می دهد. (در سال گذشته حتی فیلمی هم به نام What the Bleep بر مبنی این کتاب ساخته شد.)
البته بسیاری از دانشمندان نسبت به دستاوردهی اموتو با دیده تردید می نگرند زیرا یافته هی اموتو درباره آب، چندان از روش متعارف علمی تبعیت نمی کند چراکه این نتایج عموماً دست چین شده بوده و در شرایطی غیرقابل تکرار انجام شده اند. اما اگرچه دستاوردهی اموتو به لحاظ علمی چندان جدی گرفته نشده است ولی آخرین یافته هی دقیق علمی در مورد این مایع حیات بخش، نتایجی به همان اندازه شگفت انگیز در پی داشته است.
اکنون بر اساس دستاوردهی علمی چنین به نظر می رسد که تاثیر آب بر روی ارگانیسم هی زنده، تاثیری فراتر از فرآیندهی شیمیایی صرف باشد. در واقع باید گفت که دو عامل آب و حیات از درون و در عمیق ترین فرآیند کیهان با همدیگر در ارتباط هستند و این ایده حتی از عجیب ترین دیدگاه هی شرقی نسبت به حیات هم شگفت انگیزتر است.
البته پیش از دستاوردهی اخیر دنیی علم در مورد آب، باز هم در یک نگاه می شد دریافت که تمامی دانشمندان اذعان دارند که این ماده ویژگی هی عجیبی دارد که آن را بری حیات ضروری کرده است. به عنوان مثال، این واقعیت که آب جامد - یعنی یخ - برخلاف سایر مواد، نسبت به فاز مایع خود چگالی کم تری دارد، از انجماد اقیانوس ها و محو شدن حیات در زمین جلوگیری کرده است. همین طور مقاومت بالی آب در برابر تغییرات دما، نقش مؤثری در متعادل کردن نوسان هی دمایی آب و هوی کره زمین داشته و همین امر به ارگانیسم هی زنده فرصت لازم را بری تطبیق خود با شرایط محیطی داده است.
اما پژوهش هی اخیر نشان می دهد که فرمول شیمیایی ساده آب، همان عاملی است که اغلب دانشمندان را در شناخت نکات ظریفی که در پشت ویژگی هی شگفت انگیز این اکسیر حیات وجود دارد، دچار اشتباه کرده است. در واقع باید توجه داشت که نکته کلیدی در مورد بسیاری از ویژگی هی آب، پیوند شیمیایی بین اتم اکسیژن با دو اتم هیدروژنی که این مولکول را تشکیل می دهند، نیست بلکه نکته کلیدی در پیوند بین اتم هی هیدروژن در مولکول هی مختلف آب با همدیگر است. این پیوندهی هیدروژنی حداقل ۱۰ مرتبه از یک پیوند شیمیایی معمولی ضعیف ترند و این بدان معنی است که اگرچه این پیوندها قادرند مولکول هی آب را به همدیگر اتصال دهند، اما در عین حال به راحتی هم در دمی اتاق شکسته می شوند.
بنابراین یک قطره آب در واقع دریایی پرتلاطم از مبارزه میان نظم و بی نظمی است که در آن ساختارها به طور مستمر شکل گرفته و از بین می روند. همین امر منجر به ده ها ویژگی عجیب و غیرعادی آب می شود (از دارا بودن نقطه جوشی به اندازه ۱۵۰ درجه سانتی گراد بالاتر از سایر مایعات مشابه گرفته تا مقاومت بسیار بالی آن در برابر تراکم).
هرچند تمامی پیوندهی موثر بر مولکول آب اساساً در نتیجه تاثیرهی کوانتومی شکل می گیرند اما در این میان، پیوندهی هیدروژنی تحت تاثیر یکی از شگفت انگیزترین این پدیده هی کوانتومی به نام «ارتعاشات نقطه صفر» هستند. این ارتعاشات که همواره و در تمامی گستره جهان وجود دارند، در واقع حاصل اصل مشهور عدم قطعیت هایزنبرگ هستند که براساس آن یک سیستم نمی تواند در یک لحظه زمانی، مقدار انرژی کاملاً مشخصی داشته باشد. به همین دلیل هم حتی اگر دمی جهان به نقطه صفر مطلق رسیده و منجمد شود باز هم این ارتعاشات نقطه صفر که از انرژی فضی تهی (خلاء) حاصل می شوند به قوت خود باقی خواهند ماند.
● مسیر کوانتومی حیات
ارتعاش هی نقطه صفرنقش مهمی ایفا می کنند، به ویژه در موردآب. این ارتعاشات درواقع به افزایش طول پیوند بین اتم هی هیدروژن و اتم اکسیژن موجود در مولکول آب منجر می شوند. همین امر سبب خواهد شد که مولکول هی آب، با سهولت بیشتری با سایر مولکول هی مجاور خود پیوند برقرار کنند. حاصل این امر، سیالی پیوسته و یکپارچه است که سیاره ما را زنده نگاه می دارد.
فلیکس فرانکز (Felix Franks) از دانشگاه کمبریج، تصویر جالبی را از نقش حیاتی این اثر کوانتومی در رفتار آب ارائه می دهد. او می گوید: «مقداری آب را بردارید و به جی اتم هی هیدروژن مولکول هی آن، ایزوتوپ سنگین تر هیدروژن یعنی دوتریوم را جایگزین کنید. در این صورت به مایعی خواهید رسید که اگرچه خواص شیمیایی آن همانند آب است اما بری تمامی گونه هی حیات - غیر از ارگانیسم هی بسیار ابتدایی - سمی و مهلک است.» فرانکز معتقد است که در اینجا تنها تفاوت به تاثیر انرژی نقطه صفر بازمی گردد.
اکنون تعداد پژوهشگرانی که به تحقیق بر روی این ارتباط عمیق میان تأثیرات کوانتومی و حیات می پردازند به طور مستمر رو به افزایش است. پیشرفت هی اخیر در روش هی نظری، تکنیک هی تجربی و توان محاسباتی ابررایانه ها نیز امکان مطالعه نحوه برهم کنش آب با DNA، پروتئین ها و سلول ها را با دقت بی نظیری میسر کرده است.
نتایج چنین پژوهش هایی اغلب غیرمنتظره بوده و تمامی فرض هی ساده موجود در مورد چگونگی کارکرد حیات را به چالش می کشد. اکنون به طور یقین می توان گفت که دیدگاه مرسوم موجود که سعی دارد تمامی اسرار حیات را صرفاً در مجموعه ی از ژن ها و پروتئین ها خلاصه کند، به طور مضحکی ساده لوحانه به نظر می رسد، چراکه اینک مشخص شده است که همین ژن ها و پروتئین ها بدون کمک مستقیم اکسیر بی رنگ و بی بوی حیات، حتی قادر به انجام ابتدایی ترین وظایف خود هم نیستند. دکتر فرانکز می گوید: «بدون آب، تنها با واکنش هی شیمیایی مواجه هستیم اما در حضور آب، واکنش هی زیست شناختی شکل می گیرند.»
برخی از مهم ترین شواهد در این ارتباط از مطالعه پروتئین ها حاصل می شود. این مولکول ها که براساس دستورات DNA، از زنجیره ی از آمینواسیدها تشکیل می شوند در واقع مولکول هایی هستند که بار حیات را به دوش می کشند. آنها انبوهی از وظیفه هی کلیدی - از مبارزه با دشمنان گرفته تا ساختن سلول هی جدید - را بر عهده دارند. کارکرد دقیق این مولکول ها به شدت به شکل فیزیکی آنها وابسته است. هرچند مدت هاست که مشخص شده است شکل دهی صحیح این پروتئین ها توسط مولکول هی آب صورت می گیرد، اما جزئیات این فرآیند تا همین چند ماه پیش نامشخص بود.
آنچه اخیراً پژوهشگران کشف کرده اند تاثیر متقابل شگفت انگیز و دقیق بین پروتئین ها و مولکول هی آب است که توسط پیوندهی مهم هیدروژنی آب، هماهنگ می شود. در ماه ژانویه (دی ماه ۸۴)، فلورین گارچارک (Florian Garczarek) و کلاوس گرورت (Klaus Gerwert) از بخش بیوفیزیک دانشگاه رور (Ruhr) در آلمان، نتایج جالب پژوهش هی خود را در مورد نقش مولکول آب در برهم کنش با پروتئینی به نام باکتریورهادوپسین (Bacteriorhodopsin) که در جداره بیرونی گونه هی اولیه حیات یافت می شود، ارائه کردند.
باکتریورهادوپسین، پروتئینی است که نوع ساده ی از فتوسنتز را انجام می دهد و به کمک نور، منبعی از انرژی شیمیایی ایجاد می کند. محققان از مدت ها قبل بر این باور بودند که علت این فرآیند، جابه جایی پروتون هی اطراف مولکول بر اثر تابش نور است. با جابه جایی این پروتون ها، یک تغییر نسبی بار ایجاد می شود که خود همانند یک باتری شیمیایی عمل می کند. اما می دانیم که تنها منبع پروتون در اطراف پروتئین، همان هسته هی اتم هیدروژن مولکول هی آبی است که در ساختار پروتئین مزبور محصور شده اند. تا پیش از این، هیچ کس سازوکار دقیق این واکنش را کشف نکرده بود تا اینکه نوبت به گارچارک وگرورت رسید. این دو محقق دریافتند که شکل مولکول پروتئین به واسطه تابش نور (برخورد فوتون ها) تغییر کرده و همین امر به شکسته شدن برخی از پیوندهی هیدروژنی بین مولکول هی آب محصور در پروتئین منجر می شود. این مسئله خود به وقوع زنجیره ی از رویدادها منجر خواهد شد که به واسطه آنها مولکول هی توده هی بیرونی آب با برهم کنش هی خود، پروتون ها را در داخل مولکول پروتئین جابه جا می کنند.
تمامی این فرآیند شگفت انگیز تنها به واسطه رفتار کوانتومی پیوندهی هیدروژنی آب میسر می شود. گارچارک در این باره می گوید: «در این امر، وجود پیوندهایی که به راحتی تشکیل شده و در عین حال، به سهولت نیز شکسته می شوند، یک عامل بسیار مهم محسوب می شود.»
پیوندهی هیدروژنی در کارکرد یکی دیگر از اجزی کلیدی حیات یعنی مولکول DNA نیز نقشی حیاتی ایفا می کنند. در واقع باید گفت که بر اساس شواهد جدید، دیگر نمی توان مولکول DNA را بدون در نظر گرفتن آب، به عنوان مارپیچ حیات نامید.
بری آنکه DNA بتواند وظیفه هی زیست شناختی خود را به خوبی انجام دهد، باید بتواند کارهایی نظیر پیچ خوردن، چرخیدن و برقراری اتصال با پروتئین ها (آن هم دقیقاً در نقطه مناسب) انجام دهد. ممکن است در نگاه اول، انجام چنین کارهایی بری مولکول رشته ی یک متری بلندی نظیر DNA چندان دشوار به نظر نرسد. اما اگر به مقیاس واقعی انجام چنین واکنش هایی توجه کنیم، مشخص خواهد شد که در چنین مقیاسی، DNA بسان یک مولکول صلب عمل خواهد کرد. بنابراین بری دانشمندان سئوالی اساسی مطرح می شود: پروتئین ها چگونه می توانند دقیقاً در نقطه مناسب با DNA پیوند برقرار کنند؟
بنابر نظر زیست شیمیدان ها، مولکول هی آب در این امر، نقش بسیار مهمی ایفا می کنند. در واقع، چنین به نظر می رسد که میزان تجمع مولکول هی آب در اطراف مولکول DNA، با فعالیت هی زیست شناختی این مولکول مرتبط باشد. مسئله اساسی زمانی اتفاق می افتد که آب، به سطح مولکول DNA نزدیک می شود. با کشیده شدن مولکول هی آب به سوی مولکول DNA، شبکه پر جوش و خروش پیوندهی هیدروژنی آب دچار اغتشاش شده و نتیجتاً حرکت تک تک مولکول هی آب، شدیدتر خواهد شد.
جدیدترین پژوهش ها بر روی این پرسش متمرکز شده است که در نقاط تماس مولکول هی آب با DNA چه اتفاقی می افتد؟ نتایج حاصل از این پژوهش ها حاکی از آن است که مولکول هی آب، در اطراف برخی از جفت بازهی DNA، نسبت به سایر جفت بازها توقف بیشتری کرده و چرخش آرام تری نیز دارند. همینجاست که ارتباط بین میزان آبپوشی بخش هی مختلف مولکول DNA با فعالیت زیست شناختی آن روشن تر می شود. همانطور که می دانیم، جفت بازهی روی مولکول DNA، اجزی تشکیل دهنده ژن ها هستند و توالی همین جفت بازهاست که نحوه اتصال آمینواسیدها به همدیگر بری ساختن پروتئین ها را مشخص می کند. حال چنانچه مدت زمان توقف مولکول هی آب در اطراف این جفت بازها متفاوت باشد پس میزان آبپوشی بخش هی مختلف مولکول DNA می تواند مشخص کننده نحوه توالی جفت بازها در آن بخش مولکول باشد.
مونیکا فاکس رایتر (Monika Fuxreiter) از مرکز تحقیقات زیست شناسی فرهنگستان علوم مجارستان در بوداپست معتقد است که همین مسئله، نحوه برهم کنش پروتئین ها با DNA را توضیح می دهد. او و همکارانش موفق به ارائه شبیه سازی رایانه ی برهم کنش DNA با پروتئینی به نام BamHI شده اند. این شبیه سازی به خوبی نشان می دهد که چگونه DNA به کمک مولکول آب، از نقاط مشخصی شکسته می شود تا با پروتئین ها پیوند برقرار کند.
براساس این شبیه سازی، وقتی که مولکول پروتئین هنوز با DNA فاصله دارد، مولکول هی آب، توالی ژنتیکی DNA را به آن «مخابره» می کنند. با نزدیک تر شدن پروتئین به DNA، مولکول هی آب کنار می روند تا پیوند میان پروتئین و DNA برقرار شود.
براساس شبیه سازی فاکس رایتر، مولکول هی آب، سطوح مختلف آبپوشی حول DNA را توسط نیروهی الکترواستاتیک به پروتئین اعلام می کنند. مولکول هی آب حتی می توانند وجود نقص هایی را در ساختار DNA تشخیص داده و پیش از رسیدن پروتئین به آن گزارش دهند. فاکس رایتر می گوید: «چنانچه بخشی از DNA دچار نقصی شده باشد، توسط تعداد بیشتری از مولکول هی آب احاطه شده و نتیجتاً پروتئین نمی تواند با آن بخش ارتباط برقرار کند و بنابراین به سوی بخش دیگری از DNA می رود که به لحاظ زیست شناختی در وضعیت مناسبی است.»
اینک بسیاری از محققان پذیرفته اند که آب چیزی بیش از هیدروژن و اکسیژن تنها است. اما روستام روی
(Rustum Roy) پژوهشگر علم مواد در دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا پا را از این هم فراتر می گذارد. او معتقد است که زمان آن فرارسیده است که در نگرش علمی خود نسبت به آب ( که مدت هی طولانی در انحصار علم شیمی بود ) تحولی اساسی ایجاد کنیم. روی می گوید: «اینکه بگوییم همه چیز صرفاً براساس ترکیبات شیمیایی ایجاد می شود کاملاً عبث و نامعقول است.» روی و همکارانش در دسامبر گذشته (آذر ماه ۸۴) طی مقاله ی در نشریه Materials Research Innovations خواستار بررسی دقیق تر و جدی تر یکی از بحث برانگیزترین ادعاها در مورد آب شدند: اینکه آب داری نوعی «حافظه» است.
این ایده که آب می تواند اطلاعات موادی که در آن حل می شود را همچنان در خود حفظ کند مدت هاست به عنوان یکی از سازوکارهی احتمالی روش درمانی هومیوپاتی مطرح شده است. همان طور که می دانید، محلول هی دارویی مورد استفاده در هومیوپاتی، آن قدر رقیق می شوند که در عمل می توان گفت حتی یک مولکول از ماده حل شده اولیه نیز در آنها یافت نمی شود. بنابراین یک سئوال مهم بری دانشمندان ایجاد می شود: چگونه ممکن است چنین آبی که به لحاظ شیمیایی عملاً با آب خالص تفاوتی ندارد خواص درمانی داشته باشد؟
روی معتقد است که چنین سئوالی ناشی از یک نگاه بسیار ساده انگارانه نسبت به آب است، دیدگاهی که آن را از کتاب هی شیمی مدرسه باور کرده ایم. اما اخیراً مشخص شده است که آب قادر است رفتارهایی از خود بروز دهد که از حد رفتارهی شیمیایی صرف فراتر است و چنین رفتارهایی ممکن است بتوانند نوعی حافظه را در آب ایجاد کنند. بنابر نظر روی یکی از این راه ها سازوکاری به نام برآرایی (Epitaxy) است. در این سازوکار، از ساختار اتمی یک ماده، به عنوان مبنایی بری القی همان ساختار در مواد دیگر استفاده می شود.
● ناشناخته هی آب
امروزه استفاده از روش برآرایی، به روالی عادی و متداول در صنعت تولید ریزپردازنده ها بدل شده است. روی معتقد است که آب نیز در طبیعت، سازوکار برآرایی را از خود نشان می دهد. او نحوه تشکیل ابرها در آسمان را مثال می زند. هسته اولیه ابرها از طریق رشد بلورهی یخ بر روی زیرلایه ی از یدید نقره حاصل می شود و بلورهی یخ حاصل، همان ساختار بلوری یدید نقره را دارند و این درحالی است که هیچ واکنش شیمیایی مابین یدید نقره و آب انجام نمی شود.
علاوه بر این، روی و همکارانش به مورد دیگری نیز (که اغلب توسط دانشمندانی که سعی در انکار صحت هومیوپاتی دارند نادیده گرفته می شود) اشاره می کنند و آن نحوه تکان دادن شدید محلول ها در فرآیند تولید داروهی هومیوپاتی است. گروه پژوهشی روی تخمین می زند که امواج ضربه ی حاصل از چنین تکان هی شدیدی می تواند فشار را در برخی از نواحی درونی آب به بیش از ده هزار اتمسفر برساند و همین امر می تواند به تغییراتی اساسی در ویژگی هی مولکول هی آب منجر شود.
روی معتقد است که دانشمندان با جدی گرفتن هومیوپاتی ممکن است به ویژگی هی بنیادین جدیدی از آب که تاکنون بری بشر ناشناخته بود، پی ببرند.
به هر حال، آنچه مسلم است این است که آخرین اکتشافات علمی، از لزوم تغییر نگرش انسان نسبت به آب و ارتباط بسیار عمیق تر آن با حیات خبر می دهند. اکنون می دانیم که نقش بنیادی ترین ارتعاش هی کوانتومی هستی در آب متجلی می شود و همین ارتعاش ها، به واسطه آب، با حیات پیوند می خورد. اینگونه است که آب می تواند به ترکیب هی شیمیایی بی جان حیات بخشد. پس این بار که جرعه ی آب می نوشید، به خاطر داشته باشد که این آب شما را با ارتعاش هی بی پایان کیهانی ارتباط می دهد و هنوز هم ناشناخته هی بسیاری در این اکسیر بی رنگ، بی طعم، بی بو و به ظاهر ساده حیات وجود دارد.