Osmoregulatie in insecten

Buizen van Malpighi zijn gespecialiseerde structuren die worden aangetroffen in het spijsverteringsstelsel van veel geleedpotigen, waaronder de meeste insecten, die de uitscheiding en osmoregulatie controleren. De tubuli zijn meestal in paren gerangschikt en hebben een ingewikkelde structuur die hun oppervlak vergroot.

Buizen van Malpighi strekken zich uit van het spijsverteringskanaal, meestal het gebied tussen de middendarm en de achterste darm, tot in de hemolymfe – een mengsel van bloed en interstitiële vloeistof dat wordt aangetroffen in insecten en andere geleedpotigen, evenals in de meeste weekdieren.

In tegenstelling tot andere uitscheidingssystemen missen de uitscheidingsprocessen van de lichaampjes van Malpighi een filtratiestap. Metabole afvalstoffen, zoals urinezuur, diffunderen in de buizen vanuit de hemolymfe.

De buizen van Malpighi zijn bekleed met een laag transportepitheel. Deze gespecialiseerde epitheelcellen bevatten pompen die actief ionen, zoals natrium (Na ⁺ ) en kalium (K ⁺ ), van de hemolymfe naar de binnenkant van de buis, het lumen genaamd, kunnen transporteren. Osmose staat toewater om passief ionen in de tubuli te volgen.

Water, ionen en afval uit het lumen gaan van de darm naar het rectum. Kleine, uitstekende microvilli langs de binnenkant van de buis helpen de koppeling van opgeloste stof en water en de voortstuwing van urinezuurkristallen door de buizen te maximaliseren.

In het rectum pompen gespecialiseerde klieren veel van de ionen terug in de hemolymfe. Osmose zorgt er weer voor dat water in de hemolymfe terecht komt en kan worden hergebruikt. Het resterende stikstofhoudende afval, voornamelijk bestaande uit geconcentreerd urinezuur, kan vervolgens samen met de uitwerpselen als een pasta of poeder uit het rectum worden uitgescheiden. Dit systeem voor het recyclen van water en ionen stelt het dier effectief in staat om water te besparen in drogende omgevingen zoals woestijnen.

Het aantal buizen van Malpighian varieert tussen soorten, ontwikkelingsstadia en zelfs individuen. Werkmieren van de soorten Crematogaster lineolata en Myrmicina americana hebben bijvoorbeeld ongeveer 5 buizen van Malpighi, terwijl woestijnsprinkhanen ( Schistocerca gregaria ) er ongeveer 250 hebben!