英文名称： Biology isotope effect

1933～1934年，路易斯首先试验了烟草种子在重水中的发芽情况，发现随着重水浓度增高，发芽速度迅速降低；后来又发现，蝌蚪、金鱼在浓重水中迅速死亡。大麦粒在发芽时优先吸收轻水，剩液中富集了重水；锂被酵母吸收后,也可以富集锂6。以上均表明发生了同位素的生物学分离。

在生物学同位素效应中，以氘的效应最为显著。一般认为，在重水中生化反应速率减慢,对于大的机体,重水的作用往往是局部的,从而破坏了整体的代谢机能,导致病态以至死亡。