23.7: Sistemas Excretores Comparativos

Os animais desenvolveram diferentes estratégias de excreção, a remoção de resíduos do corpo. A maioria dos resíduos deve ser dissolvida em água para ser excretada, pelo que a estratégia excretória de um animal afeta diretamente o seu equilíbrio hídrico.

Resíduos nitrogenados são algumas das formas mais significativas de resíduos animais. O nitrogénio é libertado quando proteínas e ácidos nucleicos são quebrados para obtenção de energia ou conversão em carboidratos e gorduras. Proteínas são divididas em aminoácidos e ácidos nucleicos em bases nitrogenadas. Os grupos amino contendo nitrogénio de aminoácidos e bases nitrogenadas são então convertidos em resíduos nitrogenados.

Resíduos nitrogenados típicos libertados por animais incluem amoníaco, ureia e ácido úrico. Essas estratégias excretórias envolvem compromissos entre conservação de energia e água.

Os vários resíduos nitrogenados refletem habitats e histórias evolutivas distintos. Por exemplo, a maioria dos animais aquáticos são amonotélicos, o que significa que excretam amoníaco diretamente. Esta abordagem é menos intensiva em termos de energia do que converter amoníaco em ureia ou ácido úrico antes da excreção, mas também requer mais água. Para organismos terrestres, que talvez não enfrentem nenhuma ameaça regulatória mais significativa do que a desidratação, a conservação da água vale o custo extra de energia.

Animais ureotélicos, como mamíferos e tubarões, convertem amoníaco em ureia antes da excreção. A ureia é menos tóxica do que o amoníaco e requer menos água para remoção do corpo. Muitos anfíbios que se movem de habitats aquáticos para terrestres excretam principalmente amoníaco quando girinos, mas excretam principalmente ureia como adultos em terra.

Organismos uricotélicos, incluindo répteis, aves e muitos insetos, convertem amoníaco em ácido úrico antes da excreção. O ácido úrico não é solúvel em água e é excretado como pasta ou pó, usando muito pouca água. O ácido úrico é ainda menos tóxico do que a ureia. No entanto, converter amoníaco em ácido úrico requer ainda mais energia do que a conversão em ureia.

Essas diferentes estratégias excretórias permitem que os animais atendam às demandas únicas de água e energia dos seus ambientes.

As macromoléculas biológicas, carboidratos, lípidos, proteínas e ácidos nucleicos, são as moléculas grandes mais importantes do corpo. As proteínas e ácidos nucleicos contêm nitrogénio que é muitas vezes um subproduto quando essas moléculas são quebradas. O excesso de nitrogénio no corpo tende a formar amónia, que é altamente tóxica e deve ser removida diretamente ou após a conversão em ureia ou ácido úrico.

A maioria dos animais aquáticos liberam amónia diretamente em seu ambiente. Grande parte da amónia é perdida na difusão, portanto, este processo não consome muita energia. No entanto, a amónia só pode ser tolerada em baixas concentrações, então esses animais requerem muita água para diluí-la.

Para muitos organismos, este custo de água é muito alto. Mamíferos, muitos anfíbios adultos, e alguns organismos marinhos convertem amónia em ureia antes de expulsá-la do corpo. A ureia é muito menos tóxica do que a amónia, portanto, requer menos água para sua remoção.

No entanto, a conversão de amônia em ureia requer energia. Aves, répteis e insetos convertem amónia principalmente em ácido úrico. O ácido úrico pode ser excretado de uma forma mais sólida, exigindo muito pouca água.

No entanto, a conversão de amónia em ácido úrico é até mais intensa energeticamente do que a conversão em ureia. As vantagens e custos desses métodos de remoção de amónia, liberação direta ou conversão em ureia ou ácido úrico, refletem as adaptações dos organismos a diferentes habitats. Evidências fósseis indicam que a vida começou na água.

À medida que os organismos se moviam para a terra, as condições de seca provavelmente estimularam a evolução da via do ácido úrico, permitindo que os animais conservassem mais água. Diferentes características reprodutivas também favorecem métodos distintos de remoção de resíduos nitrogenados. Por exemplo, a solubilidade da ureia em água permite que embriões de mamíferos removam resíduos no sangue de sua mãe.

Por outro lado, a natureza sólida do ácido úrico permite que resíduos de embriões de pássaros formem caroços inofensivos dentro dos ovos, que possuem cascas duras que a ureia não conseguiria passar.