23.5: Osmoregulacja u ryb

Kiedy komórki są umieszczane w hipotonicznym (niskosolnym) płynie, mogą pęcznieć i pękać. Tymczasem komórki w roztworze hipertonicznym – o wyższym stężeniu soli – mogą wysychać i umierać. W jaki sposób komórki ryb unikają tych makabrycznych losów w hipotonicznym środowisku słodkowodnym lub hipertonicznym w wodzie morskiej?

Ryby stosują strategie osmoregulacyjne w celu zrównoważenia poziomu wody w organizmie i rozpuszczonych jonów (tj. substancji rozpuszczonych), takich jak sód i chlorek.

Wyobraźmy sobie dwa roztwory oddzielone membraną, która jest przepuszczalna dla wody. Chociaż woda przechodzi przez membranę w obu kierunkach, więcej wody przepływa (tj. następuje ruch wody netto) do roztworu o wyższym stężeniu substancji rozpuszczonej; Jest to zasadnicza część osmozy.

Ryby utrzymują równowagę osmotyczną poprzez osmokonformcję lub osmoregulację

Osmoconformery utrzymują wewnętrzne stężenie substancji rozpuszczonej – lub osmolarność – równe stężeniu otoczenia, a więc rozwijają się w środowisku bez częstych wahań. Wszyscy osmokonformiści są zwierzętami morskimi, chociaż wiele zwierząt morskich nie jest osmokonformerami.

Większość ryb to osmoregulatory. Osmoregulatory utrzymują wewnętrzną osmolarność niezależnie od środowiska, dzięki czemu są zdolne do adaptacji do zmieniającego się środowiska i wyposażone do migracji.

Osmoregulacja wymaga energii

Osmoza ma tendencję do wyrównywania stężeń jonów. Ponieważ ryby wymagają poziomów jonów innych niż stężenia środowiskowe, potrzebują energii do utrzymania gradientu substancji rozpuszczonej, który optymalizuje ich równowagę osmotyczną.

Energia potrzebna do równowagi osmotycznej zależy od wielu czynników, w tym od różnicy między wewnętrznymi i zewnętrznymi stężeniami jonów. Gdy różnice osmolarności są minimalne, potrzeba mniej energii.

Alternatywne strategie osmotyczne

Płyny ustrojowe rekinów morskich i większości innych ryb chrzęstnoszkieletowych zawierają TMAO, co umożliwia im magazynowanie mocznika i wewnętrznie przewyższają zewnętrzną osmolarność, co pozwala im wchłaniać wodę przez osmozę.

Większość zwierząt jest stenohalinowa – niezdolna do tolerowania dużych zewnętrznych wahań osmolarności. Gatunki Euryhalin, takie jak łosoś, mogą zmieniać status osmoregulacyjny. Kiedy łososie migrują ze słodkiej wody do oceanu, przechodzą zmiany fizjologiczne, takie jak wytwarzanie większej ilości kortyzolu w celu wyhodowania komórek wydzielających sól.