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为什么合弓纲以尿素的形式排出体内含氮废料,而蜥形纲则以尿酸的形式排出?

2021-02-22科学

「以尿素形式排泄含氮废物」在自然界是普遍存在的,许多单细胞生物就有尿素循环了,排泄尿酸较为少见,一般认为出现在「氮代谢过程中使用的水比较少」的物种身上。

这些区别在根本上来自演化过程中常见的基因丢失与假基因化:

  • 细胞失去了过去依靠的特定基因,不得不另找办法应付;
  • 应付的手段若能维持生存繁殖,便可能作为新的可遗传性状传给后代。
  • 动物演化过程中,参与嘌呤代谢和含氮废物排出的酶对应的基因 屡次 丢失,相关代谢途径多次简化。水生动物排泄的含氮废物主要是氨,其毒性较高,排泄过程需要大量的水来稀释 [1] 陆生动物丢失了尿素酶 [2] 基因 ,将尿酸、尿素之类排出是另找的办法,并各自有一些优点。

    题目所说的「感觉完全不如」的感觉是不准确的:

  • 排泄尿酸比排泄尿素需要更多的能量 ,其优点在于尿酸低毒、在水中的溶解度低,可以浓缩成少量的白色糊状物,节约排泄使用的水;
  • 一些两栖类和大部分哺乳类排泄尿素所用的尿液, 其实也比排氨节水得多 [3] ,而且可以在排泄尿素的同时送出更多的肌酸酐等代谢废物、送出一些电解质来调节身体的电解质平
  • 参考

    1. ^ 一般需要500毫升水来排除1克氮
    2. ^ 催化尿素水解成氨和二氧化碳的酶
    3. ^ 一般需要50毫升水来排除1克氮