海洋生活に内在する課題の1つは、外部浸透圧に対する内部バランスを維持することである。 細胞膜は水に対して透過性であり、水は低イオン濃度の領域から高イオン濃度の領域に流れる傾向がある(これは”浸透”と呼ばれる)。 細胞は信じられないほど複雑ですが、浸透圧の観点からは、基本的にはいくつかのイオンを含む水の小さな袋です。 細胞が等浸透性でない場合(すなわち イオンの同じ集中を含んでいること)周囲の環境に、そして水は細胞膜を渡って流れます。 環境に対する細胞の相対的なイオン濃度に応じて、水は細胞の中にまたは細胞の外に流れてもよい。 いずれにしても、この水流は有機体のために悪く、縮むか、または破烈する細胞で起因するかもしれません。
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さまざまな生物がこの問題をさまざまな方法で解決します。
ハグフィッシュと多くの海洋無脊椎動物は、浸透圧子型およびイオン配座である。 彼らは単に海水中に見られるのと同じイオンを使用することによって、海水と体液を等浸透させ続けるだけです。 海水と体液の間に浸透圧の違いがなければ、水は一方向または他の方向に流れることはありません。
ほとんどの硬骨魚は浸透圧調節剤とイオン調節剤である。 彼らは彼らの体液を海水から浸透性に区別し、浸透の効果に対抗するために積極的に働きます。 海水にあるより魚の体液に少数のイオンがあるので、魚は絶えず水を失っています。 これに対処するために、海洋魚はほぼ常に海水を”飲んでいる”。 彼らは水だけではなく、関連する塩をしたいので、彼らは余分な塩を除去する塩化物ポンプと呼ばれる特別な細胞を持っています。
対照的に、サメ(両生類および体腔類とともに)は浸透圧形成剤およびイオン調節剤である。 彼らの体液は海水とほぼ同じ濃度のイオンですが、それらは異なるイオンを使用します。 サメは、直腸腺によって排泄される塩のわずかな流入に対処しなければならない。
サメが使用するイオンの一つは尿素です。 尿素は比較的生産が容易であり(ほとんどの生物はすでに何らかの形でそれを作り、彼らはそれを排泄するだけです)、浸透圧の観点からイオンとし 主な欠点は、尿素が多くの酵素に不安定化効果を有することであり、これは別のイオン:トリメチルアミン酸化物(TMAO)の使用で対抗されることである。 サメが死んだ後、体液中の尿素は悪臭を放つ有毒なアンモニアに変換されます。
サメはしばしば”原始的な”生物と考えられていますが、塩水での生活には複雑で効果的な方法があります。 サメの浸透バランスを維持するための廃棄物の使用は、これらの動物についてのさらに別の驚くべきことです。
~なぜ
Burger,J.,&Hess,W.(1960). 棘のある犬魚における直腸腺の機能科学、131(3401)、670-671DOI:10.1126/科学。131.3401.670
Foskett JK,&Scheffey C(1982). 塩化物細胞:硬骨魚類における塩分泌細胞としての決定的な同定。 科学(ニューヨーク、ニューヨーク)、215(4529)、164-6PMID:7053566
SMITH。,H.(1936). ELASMOBRANCHII生物学的レビューにおける尿素の保持および生理学的役割、11(1)、49-82DOI:10.1111/j.1469-185X.1936。00497x