Onderzoekers hebben voor het eerst de ingewikkelde structuur van water gemodelleerd.

Waarom vormt water de basis voor de belangrijkste stoffen op aarde? Die vraag behoort volgens het Amerikaanse blad Science tot de 125 belangrijkste onopgeloste wetenschappelijke problemen. Wetenschappers hebben in de zoektocht naar een antwoord een belangrijke aanwijzing gevonden door de complexe bindingen van watermoleculen te modelleren.

Een enkel watermolecuul is een eenvoudige verbinding tussen twee waterstofatomen en een zuurstofatoom. Maar gaat het molecuul andere verbindingen aan, dan ontstaan ingewikkelde structuren en wordt het ineens de basis voor de groei en evolutie van de meest complexe moleculen, waaronder enzymen, proteïnen en DNA. Maar waarom water?

De onderzoekers hebben met een computermodel voor het eerst visueel inzicht in de structuur van water verkregen en ze zagen dat  de moleculen op een verrassend complexe en energieke manier verbindingen met elkaar aangaan. Een hoeveelheid watermoleculen kan zich op twee manier ‘organiseren’: in een losse opeenhoping en in een strak, regelmatig rasterwerk. Beide worden continu, in fracties van seconden, verbroken en opnieuw opgebouwd. Het resultaat is een chaotische mix met unieke eigenschappen om verbindingen met andere moleculen te maken en proteïnen te helpen bij hun opbouw.

Volgens Eugene Stanley van Boston University zijn ze dankzij het computermodel een stap dichter bij het ontrafelen van allerlei ‘watermysteries’, zoals de vraag waarom zich uit water vijftien verschillende soorten ijs kunnen vormen. Maar daarvoor er is nog veel meer onderzoek nodig. “We zullen de biologie nooit begrijpen totdat we water begrijpen”, aldus Stanley.

Bronnen: Science Now, The Journal of Physical Chemistry

Beeld: Rao et al./The Journal of Physical Chemistry B