Żółtawy trionix usuwa mocznik przez usta, a nie przez nerki • Barbara Vedenina • Wiadomości naukowe na temat "Elementów" • Fizjologia, Zoologia

Żółw Trionix usuwa mocznik przez usta, a nie przez nerki.

Szef chińskiego Trionixa Pelodiscus sinenesis. Zdjęcie z turtlesandmoreturtles.blogspot.ca

Naukowcy z Singapuru odkryli niesamowity sposób wydalania mocznika w jednym z najbardziej znanych żółwi miękkich – chińskim Trionix. Okazało się, że mocznik jest wydalany przez brodawki, które znajdują się w pobliżu żółwia w jamie ustnej. Trionix zasysa wodę do ust i wypluwa ją, tym samym usuwając mocznik. Jednocześnie może również oddychać, ponieważ brodawki te również pełnią funkcję oddechową.

Chiński Trionix, lub Pelodiscus (Trionix) sinenesis, – jeden z najbardziej znanych żółwi miękkich, szeroko rozpowszechniony w Azji, w tym na południu Dalekiego Wschodu. Ten gatunek żółwi jest często przechowywany w akwaterariatach, ponieważ jest łatwy w utrzymaniu, a jednocześnie ma wiele niezwykłych cech. Na szczególną uwagę zasługuje długa szyja i końcówka kufy, wydłużona w długą miękką trąbkę, na której końcu otwierają się nozdrza. Krawędzie szczęki są pokryte grubymi skórzanymi fałdami – "wargami". Chiński trionyx zamieszkuje wolno poruszające się rzeki i jeziora, w tym słonawe bagna. Żółw często wspina się na powierzchnię, ale może też przez długi czas zakopać się w mokrym piasku lub zanurzyć w wodzie.

Fakt, że żółw może długo pozostawać pod wodą, od dawna przyciąga uwagę biologów. Pod koniec XIX wieku odkryto liczne wiązki brodawek na błonie śluzowej ujścia trionix, które przypisano funkcji dodatkowych narządów oddechowych. Później odkryto, że te brodawki są penetrowane przez naczynia włosowate i zawierają komórki z dużą liczbą mitochondriów, co potwierdziło ich funkcję oddechową. Długi pobyt pod wodą w trionicie prowadzi do tak zwanego bezdechu – zatrzymania ruchów oddechowych. Zamiast oddychać płucami, żółw bierze wodę do ust i wypluwa ją z powrotem, w ten sposób mycie brodawki wodą i wydobywanie z niej tlenu.

W tym samym czasie pewne zachowanie trionixa nie znalazło wyjaśnienia. Na przykład zaobserwowano, że żółwie często zanurzają głowy w kałużach wody, pozostając na lądzie i produkując wyżej opisane rytmiczne ruchy gardłowe. Jeśli funkcja takich ruchów jest oddechowa, dlaczego robisz to na lądzie, jeśli możesz oddychać w zwykły sposób?

Na poziomie azotu trionix uwalnia się o 70% w postaci mocznika iw tym sensie ten żółw nie różni się zbytnio od nas.Jednak naukowcy byli zaskoczeni tym, jak trionix radzi sobie z uwalnianiem mocznika przez nerki, biorąc pod uwagę, że często zamieszkuje stawy słonawe. Aby wydalać mocznik przez nerki, trzeba pić często, a jeśli pijesz słoną wodę, pojawiają się problemy. Na przykład, w tym przypadku, co znacznie zwiększa stężenie jonów sodu i chloru w osoczu krwi, a TRIONIKS nerki nie są w stanie aktywnego wychwytywania tych jonów przed gradiencie stężeń i wytworzenia hiperosmotyczne (zob. Osmoza) moczu.

Grupa naukowców z National University of Singapore Singapur i Nanyang Technological University niedawno przeprowadził kompleksowe badania na TRIONIKS w których czynność nerek badano brodawek jamy ustnej. Praca składała się z kilku etapów. W pierwszym etapie zebrano mocz z trioników, przyczepiając specjalną plastikową torebkę dookoła ogona przy otworze wentylacyjnym i zanurzając żółwie w akwarium na 6 dni. Próbki płynów zbierano codziennie z torby i prosto z akwarium, i analizowano stężenie amoniaku i mocznika w zebranym płynie. Okazało się, że tylko 6% wydalanego mocznika znajdowało się w moczu, a dominował amoniak.Natomiast w otaczającej wodzie było znacznie więcej mocznika niż amoniaku.

W następnym etapie, żółwie trzymano na lądzie, na specjalnej platformie, i umieszczano przed nimi miskę z wodą, w której żółwie mogły zanurzać głowy. Ponadto pod ogonem umieszczono tę samą tacę do zbierania moczu. Analiza wody, w której żółwie zanurzały się w głowach, a analiza moczu była wykonywana codziennie przez 6 dni. Co się stało? Wydalanie moczu przez usta było znacznie większe niż przez kloaki. Przeciwnie, wydalanie amoniaku przez usta i przez kloaki było porównywalne. Autorzy twierdzą, że żółwie zanurzały głowy w wodzie przez dość długi czas – od 20 do 100 minut – iw tym czasie okresowo chwytały wodę ustami i wypluwały ją. Oczywiste jest, że zanurzenie głowy w wodzie przez tak długi czas prowadzi do bezdechu iw tym okresie trionyx musi przejść do oddychania policzkowo-gardłowego. Dlatego stężenie tlenu mierzono w naczyniu z wodą. Założono, że kiedy trionix wypluje wodę, stężenie tlenu powinno się zmniejszyć, a stężenie mocznika powinno wzrosnąć. Okazało się, że tak. Na rys. 1 można zauważyć, że wzrost stężenia mocznika w wodzie występuje dokładnie wtedy, gdy zmniejsza się stężenie tlenu.

Ryc. 1. Kiedy trionix zanurza głowę w wodzie, ilość tlenu w tej wodzie spada (patrz minima na wykresach), a zaraz potem wzrasta poziom mocznika (mierzony poziomem azotu i zaznaczany nad wykresem strzałkami). Pomiary przeprowadzono na trzech żółwiach. Objętość wody w każdym przypadku wynosiła 100 ml. Obraz z artykułu w dyskusji Journal of Experimental Biology

Kolejnym etapem pracy była analiza śliny trionix. Dostanie się do ujścia żywego żółwia jest dość trudne ze względu na dobrze znaną agresywność tych stworzeń. Dlatego zwierzęta zostały uśpione. Trzy godziny przed uśmierceniem zwierząt, nakłuto różne substancje: jedna grupa została wstrzyknięta chlorek amonu (amoniak), druga mocznikiem, a trzecia fizjologicznym roztworem soli (0,9% roztwór wodny chlorku sodu, po prostu chlorek sodu). W znieczulonych żółwiach pobierano wymazy z różnych obszarów jamy ustnej – od górnej szczęki bliżej nozdrzy, od górnej szczęki bliżej przełyku i od dolnej szczęki. Ponadto od żółwi pobrano test krwi.

W tych żółwiach, którym wstrzyknięto roztwór soli kuchennej, wysokie stężenia mocznika znaleziono w ślinie, ale nie w osoczu krwi.Wstrzyknięcie chlorku amonu nie spowodowało zwiększenia stężenia mocznika w ślinie, ale wstrzyknięcie mocznika doprowadziło do silnego wzrostu jego stężenia w ślinie i nieznacznego wzrostu osocza krwi. Co to znaczy? Sugeruje to, że nabłonek obszaru policzkowo-gardłowego jest zdolny do aktywnego transportu mocznika, tak jak opisano dla kanalików nerkowych. Proces ten obejmuje specyficzne białka – nośniki mocznika (patrz przenośnik mocznika, w skrócie UT), które pomagają transportować cząsteczki mocznika przez błonę komórkową. U ssaków białka te ulegają ekspresji w nerkach, u innych kręgowców, są również wyrażane w pęcherzu i (w przypadku właścicieli skrzeli) w skrzelach. Z reguły każdy gatunek ma kilka odmian tego białka, z których każdy jest reprezentowany przez kilka izoform.

Autorzy sugerują, że białko UT jest również zaangażowane w transport mocznika w nabłonkowym nabłonku gardła gardła. Byli w stanie wyizolować to białko i porównać jego sekwencję z sekwencjami białek UT (izolowanych głównie z tkanki nerkowej) innych zwierząt. Na drzewie filogenetycznym jest jasne, że trionix jest najbliższy czerwonolicy słodkowodnej w tej wiewiórce. Trachemys scripta elegans; podobieństwo tego białka trioniksu z ludzkim i mysim białkiem UT wynosi około 70% (ryc. 2).

Ryc. 2 Drzewo filogenetyczne ilustrujące związek między sekwencjami aminokwasowymi nośników białka UT w UT u różnych zwierząt. W Trionix, (w kółko ramaa) białko wyizolowane z nabłonka jamy ustnej. Obraz z artykułu w dyskusji Journal of Experimental Biology

Na koniec autorzy przyjrzeli się poziomowi ekspresji genu RNA. UT w różnych tkankach trionix: w różnych częściach jamy ustnej, przełyku, jelit, nerek i pęcherza moczowego. Okazało się, że gen ten ulega ekspresji tylko w jamie ustnej (ryc. 3).

Ryc. 3 Ekspresja RNA genu białka przenoszącego mocznik UT w różnych tkankach Trionix. Obraz z artykułu w dyskusji Journal of Experimental Biology

Autorzy całkiem przekonująco wykazali, że trionix stosuje metodę usuwania mocznika, tak niezwykłą dla wyższych kręgowców.

Odpowiedź na pytanie, jaką korzyść daje ta metoda selekcji, jest dość oczywista i już częściowo ją omawialiśmy. Ten system wydalania nie wymaga picia dużych ilości wody, więc trionika przystosowała się do życia w słonawych wodach, a nawet występuje w morzu.Rozwój obszarów wodnych o wysokim zasoleniu pozwala uzyskać większy dostęp do zasobów żywnościowych i ograniczyć konkurencję w słodkowodnych ciałach bogatych w inne rodzaje żółwi wodnych.

Autorzy dostrzegają podobieństwa pomiędzy uwalnianiem moczu i gardła z trionikum a zdolnością niektórych ssaków, takich jak nietoperze lub przeżuwacze, do wydzielania mocznika do śliny. U przeżuwaczy mocznik ułatwia proces fermentacji w pierwszej części żołądka, który jest nazywany "blizną". Tak więc uwolnienie mocznika w jamie policzkowo-gardłowej nie jest unikalnym nabytkiem substancji trionicznych. Ale to, co było podstawową funkcją takiego uwalniania mocznika, pozostaje niejasne. Autorzy tego artykułu uważają, że u Trionixa jego brodawki w jamie ustnej początkowo działały jako organy wydalania, a dopiero potem zaczęto je stosować do oddychania. Jest to jednak hipoteza, którą należy jeszcze sprawdzić.

Źródło: Yuen K. Ip, Ai M. Loong, Serene M. L. Lee, Jasmine L. Y. Ong, Wai P. Wong, Shit F. Chew. Chiński żółw o miękkiej skorupie, Pelodiscus sinensis, wydala mocznik głównie przez nerki // Journal of Experimental Biology. 2012. V. 215. P. 3723-3733.

Varvara Vedenina


Like this post? Please share to your friends:

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: