OM VATTEN

Tillgången på föda och vatten har alltid avgjort människans val av boplatser. När hon lärde sig bruka jorden blev hon mer beroende av vatten, nu både till dryck och bevattning. Vattenbrist har ödelagt städer och skingrat civilisationer. Sinande källor genom klimatförändringar eller överutnyttjande har följt människan genom historien.

Växelspelet mellan människans påverkan och biosfärens resurser är högaktuellt genom diskussionen om växthuseffekten, dvs dramatiska klimatförändringar eventuellt framkallade av människans aktiviteter. Växthusgaser, rubbade havsströmmar, polarisarnas nedsmältning, havsytans höjning, livsfarliga hål i ozonlagret, ökenspridning och förgiftning av luft, mark och vatten är vad människan har att tampas med idag.

Ett märkligt element
Vatten är jordens vanligaste ämne. Det har egenskaper som inget annat ämne har. De flesta ämnen krymper när de kyls ned, men vatten expanderar när det går under fyra grader. Det vet alla som har haft en läskflaska för länge i frysen. Andra egenheter är att vatten kräver hög energi för att värmas upp – tio gånger så mycket som järn – och att det har hög ytspänning. Dessutom har det förmågan att lösa och ta till sig en stor mängd andra ämnen.

Vatten fortsätter att förbrylla forskarna. De menar att nyckeln till många av vattnets egenskaper finns hos de kemiska bindningarna (vätebindningar) mellan vattnets molekyler, som är avsevärt svagare än hos andra ämnen. Det gör att vattenmolekylerna kan bilda en mängd olika konfigurationer. En av dessa liknar en bur, och man tror att den kan förklara vattnets förmåga att kapsla in hydrofoba (vattenavstötande) molekyler. "Buren" skapar också en oregelbunden elektrostatisk laddning, vilket sliter sönder andra molekyler i deras beståndsdelar – joner. Hydrofila ("vattenälskande") molekyler bildar vätebindningar med vattenmolekyler.

I en biologisk cell är så gott som allt utrymme som inte upptas av atomer fyllt med vatten. En enskild cell innehåller miljardvis med vattenmolekyler. Eftersom vattnet interagerar med alla andra molekyler, studerar molekylärbiologerna numera till exempel DNA- eller proteinmolekyler inte i vacuum utan i vatten, där de beter sig "som i verkliga livet".

Dessa egenheter hos molekylernas kemiska bindningar kan också förklara vattnets frys- och kokpunkter och vid vilken temperatur vatten kan förångas.

Det finns till yttermera visso olika sorters bindningar mellan vattenmolekylerna, svagare och starkare. En hypotes är att styrkan hos bindningarna är kopplad till temperatur som i sin tur styr mycken biologisk aktivitet och kanske kan förklara varför konstant kroppstemperatur är så viktig för levande varelser.

På den nivån söker forskningen idag – med neutronbombning och simuleringar i stordatorer – svar på vattnets gåtor, och därmed även på frågor om livets ursprung på jorden.

Källor: Robert Matthews, "Wacky water", New Scientist No 2087, 21 juni 1997; Mark Gerstein & Michael Levitt: "Simulating water and the molecules of life", Scientific American, november 1998.