23.7: Sistemas excretores comparativos

Los animales han desarrollado diferentes estrategias de excreción, es decir, la eliminación de desechos del cuerpo. La mayoría de los desechos deben disolverse en agua para ser excretados, por lo que la estrategia excretora de un animal afecta directamente su equilibrio hídrico.

Los desechos nitrogenados son algunas de las formas más importantes de desechos animales. El nitrógeno se libera cuando las proteínas y los ácidos nucleicos se descomponen para obtener energía o se convierten en carbohidratos y grasas. Las proteínas se descomponen en aminoácidos y los ácidos nucleicos en bases nitrogenadas. Los grupos amino de aminoácidos y bases nitrogenadas que contienen nitrógeno se convierten luego en desechos nitrogenados.

Los desechos nitrogenados típicos liberados por los animales incluyen amoníaco, urea y ácido úrico. Estas estrategias excretoras implican compensaciones entre la conservación de energía y agua.

Los diversos desechos nitrogenados reflejan hábitats e historias evolutivas distintos. Por ejemplo, la mayoría de los animales acuáticos son amonotélicos, lo que significa que excretan directamente amoníaco. Este enfoque consume menos energía que convertir el amoníaco en urea o ácido úrico antes de la excreción, pero también requiere más agua. Para los organismos terrestres, que quizás no enfrenten una amenaza regulatoria más importante que la deshidratación, la conservación del agua vale el costo energético adicional.

Los animales ureotélicos, como los mamíferos y los tiburones, convierten el amoníaco en urea antes de su excreción. La urea es menos tóxica que el amoníaco y requiere menos agua para eliminarse del cuerpo. Muchos anfibios que se trasladan de hábitats acuáticos a terrestres excretan amoníaco principalmente cuando son renacuajos, pero excretan principalmente urea cuando son adultos en la tierra.

Los organismos uricotélicos, incluidos reptiles, aves y muchos insectos, convierten el amoníaco en ácido úrico antes de su excreción. El ácido úrico no es soluble en agua y se excreta en forma de pasta o polvo, utilizando muy poca agua. El ácido úrico es incluso menos tóxico que la urea. Sin embargo, convertir amoníaco en ácido úrico requiere incluso más energía que convertirlo en urea.

Estas diferentes estrategias excretoras permiten a los animales satisfacer las demandas únicas de agua y energía de sus entornos.

- [Profesora] Las macromoléculas biológicas,

los carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos,

son las moléculas grandes más importantes del cuerpo.

Las proteínas y los ácidos nucleicos

contiene nitrógeno que suele ser un derivado

cundo estas moléculas se descomponen.

El exceso de nitrógeno en el cuerpo

tiende a formar amoníaco, que es altamente tóxico

y debe quitárselo directamente

o tras la conversión a urea o ácido úrico.

Muchos animales acuáticos liberan directamente amoníaco

en su entorno.

La mayoría del amoníaco se pierde en la difusión,

así que este proceso no consume mucha energía.

Sin embargo, el amoníaco solo puede ser tolerado

en bajas concentraciones,

así que estos animales requieren mucha agua para diluirlo.

Para muchos organismos,

este costo de agua es demasiado.

Los mamíferos, muchos anfibios adultos

y algunos organismos marinos convierten el amoníaco en urea

antes de expulsarlo del cuerpo.

La urea es mucho menos tóxica que el amoníaco,

así que requiere menos agua para ser eliminada.

Sin embargo, convertir amoníaco en urea requiere energía.

Las aves, reptiles e insectos convierten el amoníaco

principalmente en ácido úrico.

El ácido úrico puede ser excretado en una forma más sólida,

y esto requiere muy poca agua.

Pero convertir amoníaco en ácido úrico

requiere mucha más energía que al convertirlo a urea.

Las ventajas y los costos

de estos métodos de eliminación de amoníaco,

liberación directa o conversión a urea o ácido úrico,

reflejan las adaptaciones de los organismos

a distintos hábitats.

La evidencia fósil indica que la vida comenzó en el agua.

Cuando los organismos llegaron a la tierra,

las condiciones secas seguramente estimularon

la evolución del camino del ácido úrico,

permitiéndoles a los animales conservar más agua.

Distintas características reproductivas también favorecen

distintos métodos de eliminación de desecho nitrogenado.

Por ejemplo, la solubilidad del agua de la urea

les permite a los embriones mamíferos eliminar el desecho

en la sangre de su madre.

Por otro lado, la naturaleza sólida del ácido úrico

permite que el desecho de los embriones de las aves

formen bultos inocuos dentro de los huevos,

que tienen cáscaras duras que la urea no podría atravesar.