Eine der Herausforderungen eines marinen Lebensstils besteht darin, ein inneres Gleichgewicht gegen äußeren osmotischen Druck aufrechtzuerhalten. Zellmembranen sind für Wasser durchlässig, und Wasser neigt dazu, von Bereichen mit niedriger Ionenkonzentration in Bereiche mit hoher Ionenkonzentration zu fließen (was als Osmose bezeichnet wird). Obwohl die Zelle unglaublich komplex ist, ist sie aus osmotischer Sicht im Grunde ein kleiner Sack Wasser mit einigen Ionen darin. Wenn Zellen nicht isosmotisch sind (d.h. die gleichen Konzentrationen von Ionen enthalten) in die Umgebung, dann fließt Wasser über eine Zellmembran. Abhängig von der relativen Ionenkonzentration der Zelle zur Umgebung kann Wasser entweder in oder aus einer Zelle fließen. In jedem Fall ist dieser Wasserfluss schlecht für den Organismus und kann dazu führen, dass Zellen schrumpfen oder platzen.
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Verschiedene Organismen lösen dieses Problem auf unterschiedliche Weise.
Hagfish und viele wirbellose Meerestiere sind Osmokonformer und Ionenkonformer. Sie halten ihre Körperflüssigkeiten einfach isosmotisch mit Meerwasser, indem sie die gleichen Ionen verwenden, die im Meerwasser vorkommen. Wenn es keinen osmotischen Unterschied zwischen dem Meerwasser und ihren Körperflüssigkeiten gibt, fließt das Wasser nicht in die eine oder andere Richtung.
Die meisten Teleostfische sind Osmoregulatoren und Ionenregulatoren. Sie halten ihre Körperflüssigkeiten osmotisch vom Meerwasser getrennt und wirken aktiv den Auswirkungen der Osmose entgegen. Da sich in der Körperflüssigkeit von Fischen weniger Ionen befinden als im Meerwasser, verlieren Fische ständig Wasser. Um damit umzugehen, „trinken“ Meeresfische fast ständig Meerwasser. Da sie nur das Wasser und nicht das zugehörige Salz wollen, haben sie spezielle Zellen, sogenannte Chloridpumpen, die das zusätzliche Salz entfernen.
Im Gegensatz dazu sind Haie (zusammen mit Amphibien und Quastenflossern) Osmokonformatoren und Ionenregulatoren. Ihre Körperflüssigkeiten haben fast die gleiche Ionenkonzentration wie Meerwasser, verwenden jedoch unterschiedliche Ionen. Haie müssen sich mit einem leichten Salzzufluss auseinandersetzen, der von einer Rektaldrüse ausgeschieden wird.
Eines der Ionen, die Haie verwenden, ist Harnstoff. Harnstoff ist relativ einfach zu produzieren (die meisten Organismen machen es bereits in irgendeiner Form, sie scheiden es einfach aus) und funktioniert aus osmotischer Sicht gut als Ion. Der Hauptnachteil ist, dass Harnstoff eine destabilisierende Wirkung auf viele Enzyme hat, der durch die Verwendung eines anderen Ions entgegengewirkt wird: Trimethylaminoxid (TMAO). Nachdem ein Hai stirbt, wandelt sich der Harnstoff in ihren Körperflüssigkeiten in das übelriechende und giftige Ammoniak um.
Haie werden oft als „primitive“ Organismen angesehen, aber sie haben eine komplexe und effektive Methode, um in Salzwasser zu leben. Die Verwendung eines Abfallprodukts durch Haie zur Aufrechterhaltung des osmotischen Gleichgewichts ist eine weitere erstaunliche Sache an diesen Tieren.
~WhySharksMatter
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