Pelodiscus sinensis
tvor, který močí přes ústní dutinu (plazi -Reptilia)
(English version at the of the article)
Další článek ze seriálu o nejzvláštnějších obratlovcích pojednává o docela známém tvorovi, nový objev vědců ze Singapuru z něj ale dělá naprostou zvláštnost. Kožnatka čínská je druh patřící do čeledi Trionychidae, která zahrnuje velmi diverzifikovanou skupinu želv s podobnou ekologií. Co je tedy na tomto druhu tak zvláštní? Vylučuje moč nejen kloakou, ale také ústní dutinou a to dokonce v poměru kolem 90 ku 10 %. Vyskytuje se většinou v brakických vodách a je dokonale adaptovaná na akvatický život na dně tůní, odkud občas vyplave na hladinu, aby se nadechla. Co je ale zarážející, tyto želvy v období, kdy tůňky vyschnou, strkají hlavu pod hladinu posledních zbytků nevypařené vody. Důvod byl až dosud záhadou, protože jsou vybaveny standartními plícemi a respirace tedy v tomto chování nehrá žádnou roli.
Po zakoupení několika kusů z místního tržiště a umístění na 6 dní do čistě vodního prostředí se ukázalo, že jenom 6 % procent moči vytvořené v organismu bylo exkretováno přes ledviny. Následně byly želvy přesunuty do suchšího prostředí s možností ponořit hlavu do malých tůní a také tak často činili. Měření množství moči v tůních prokázalo, že je o 50 % vyšší než je tomu u exkrece přes kloaku. Po injekčním vstříknutí moči do těla želv byla její hladina ve slinách až 250 krát vyšší než v krvi a docházelo k častému vylučování přes ústní dutinu pod hladinou vody. Co je tedy důvodem pro takhle složitou exkreci vedoucí z ledvin až do úst? Pravděpodobně to souvisí s prostředím s vysokou koncentrací rozpuštěných solí ve vodě. Živočichové žijící v hypertonickém (s vyšším obsahem rozpuštěných solí) prostředí se potýkají s jedním důležitým problémem -hrozí jim přímá dehydratace, ačkoliv to u vodních druhů vypadá paradoxně. Aby k tomu nedošlo, musejí vypít veliké množství vody s vysokou salinitou a k tomu mít výkonný systém pro odvádění solí ven z organismu. Například u paryb (Chondrichthyes) došlo k adaptaci na toto prostředí tak, že tito obratlovci mají v krvi zvýšený obsah osmoticky aktivních látek, především močoviny. Díky tomu je vnitřní a vnější prostředí u nich poměrně v rovnováze. U kožnatek se tedy podle všeho jedná o stejný problém a vylučování moči přes ústní dutinu pomáhá zefektivnit zbavování se přebytečných solí.
Vylučování močí kloakou vyžaduje mnohem více vody, než je tomu při ústním vylučování. Ta se u kožnatky čínské dostává přes krevní řečiště z ledvin až do ústní dutiny, kde byl objeven gen, který kóduje speciální protein umožňující lepší odvádění moči. Exprimuje se jen v ústní dutině, v ledvinách není přítomen. Je docela možné, že právě tato adaptace umožnila kožnatkám osídlit brakické prostředí, spíše k tomu ale došlo druhotně po vystavení druhu těmto extrémním podmínkám. Studium těchto želv může v budoucnosti také pomoci lidem, kteří prodělali kolaps ledvin. Dnes musejí projít dialýzou, která odstraní přebytečné látky z krve. Pokud by ale bylo možné exprimovat u nich stejný gen, jaký mají kožnatky, bylo by to teoreticky možné provést přirozeně přes ústní dutinu. Jak víme, genetická výbava obratlovců (a nejen jich) má společný základ u společného předka, a tenhle gen by tedy mohl opravdu fungovat i v lidském těle. Na druhou stranu, u kožnatek se v ústní dutině nacházejí struktury podobné žaberním elementům, které savci mají jen v embryonálním stadiu. Přes ně dochází k vylučování moči na principu podobném rybím žábrám. Kožnatka čínská nám v budoucnu zřejmě ještě připraví nějaká nová překvapení.
http://jeb.biologists.org/content/215/21/ii.full.pdf+html
Po zakoupení několika kusů z místního tržiště a umístění na 6 dní do čistě vodního prostředí se ukázalo, že jenom 6 % procent moči vytvořené v organismu bylo exkretováno přes ledviny. Následně byly želvy přesunuty do suchšího prostředí s možností ponořit hlavu do malých tůní a také tak často činili. Měření množství moči v tůních prokázalo, že je o 50 % vyšší než je tomu u exkrece přes kloaku. Po injekčním vstříknutí moči do těla želv byla její hladina ve slinách až 250 krát vyšší než v krvi a docházelo k častému vylučování přes ústní dutinu pod hladinou vody. Co je tedy důvodem pro takhle složitou exkreci vedoucí z ledvin až do úst? Pravděpodobně to souvisí s prostředím s vysokou koncentrací rozpuštěných solí ve vodě. Živočichové žijící v hypertonickém (s vyšším obsahem rozpuštěných solí) prostředí se potýkají s jedním důležitým problémem -hrozí jim přímá dehydratace, ačkoliv to u vodních druhů vypadá paradoxně. Aby k tomu nedošlo, musejí vypít veliké množství vody s vysokou salinitou a k tomu mít výkonný systém pro odvádění solí ven z organismu. Například u paryb (Chondrichthyes) došlo k adaptaci na toto prostředí tak, že tito obratlovci mají v krvi zvýšený obsah osmoticky aktivních látek, především močoviny. Díky tomu je vnitřní a vnější prostředí u nich poměrně v rovnováze. U kožnatek se tedy podle všeho jedná o stejný problém a vylučování moči přes ústní dutinu pomáhá zefektivnit zbavování se přebytečných solí.
Vylučování močí kloakou vyžaduje mnohem více vody, než je tomu při ústním vylučování. Ta se u kožnatky čínské dostává přes krevní řečiště z ledvin až do ústní dutiny, kde byl objeven gen, který kóduje speciální protein umožňující lepší odvádění moči. Exprimuje se jen v ústní dutině, v ledvinách není přítomen. Je docela možné, že právě tato adaptace umožnila kožnatkám osídlit brakické prostředí, spíše k tomu ale došlo druhotně po vystavení druhu těmto extrémním podmínkám. Studium těchto želv může v budoucnosti také pomoci lidem, kteří prodělali kolaps ledvin. Dnes musejí projít dialýzou, která odstraní přebytečné látky z krve. Pokud by ale bylo možné exprimovat u nich stejný gen, jaký mají kožnatky, bylo by to teoreticky možné provést přirozeně přes ústní dutinu. Jak víme, genetická výbava obratlovců (a nejen jich) má společný základ u společného předka, a tenhle gen by tedy mohl opravdu fungovat i v lidském těle. Na druhou stranu, u kožnatek se v ústní dutině nacházejí struktury podobné žaberním elementům, které savci mají jen v embryonálním stadiu. Přes ně dochází k vylučování moči na principu podobném rybím žábrám. Kožnatka čínská nám v budoucnu zřejmě ještě připraví nějaká nová překvapení.
http://jeb.biologists.org/content/215/21/ii.full.pdf+html
Pelodiscus sinensis
animal, that excretes urine through its mouth (reptiles -Reptilia)
The next article from this series is about a generally well-known creature, but new findings from a Singapore science group puts it a completely different level of weirdness. A chinese softshell turtle belongs to family Trionychidae, which comprises from a very diversified group of species with similar ecology. So what is so special about this species? It excretes urine not only through cloaca, but also through the oral cavity (in 90 to 10 % ratio). The major habitats of these turtles are brackish waters and they are perfectly adapted for an aquatic lifestyle on the bottom of ponds. Only sometimes they have to emerge from water to breath. However, something was enigmatic about these animals. In times, when only some puddles of water remain, they submerge their heads into the water. The reason was discovered recently and it has nothing to do with breathing (turtles have functional lungs).
After buying of few animals from the local market they were a subject of experiments. 6 days in all-water enviroment showed, that only 6 % of produced urea in organism was excreted through kidneys. Then there was a time spend in drier enviroment with only small puddles of water and turtles really submerged their head there. The measurements of urea levels there proved, that it is higher by 50 % in comparison to excretion through cloaca. After injecting urea into the turtles the level of urea in saliva was 250 times higher than in blood and animals excreted often in the puddles. What can be a reason for such strange behaviour? It is probably related with the enviroment with high salinity. Animals, which live in the hypertonic enviroment (higher level of solutes than in internal enviroment) have one important problem -they face dehydratation, although it seems strange according to water lifestyle. To avoid this, they have to drink a lot of salt water and posess a powerfull system for solutes excretion from their bodies. For example, cartilaginous fishes (Chondrichthyes) have a high amount of solutes in their blood, especially the urea, which is an adaptation for balancing their level coming inside with water. The two enviroments are therefore in equalised. In softshell turtles it is therefore a same issue and excretion of urea through mouth helps to ged rid of waste solutes.
The excretion through cloaca demands a lot more water than the way done on the other side of the body. The water travels through the bloodstream from kidneys to the oral cavity. Scientist have found a gene, which encodes a special protein allowing a better excretion of urea. It is expressed only in the mouth tissue (not in kidneys). It is possible, that this adaptation allowed chinese softshell turtles to colonize the brackish waters, but more probable is a hypothesis, that they have adapted secondarily to this enviroment. Study of these turtles is a promise for people, who have undergone the kidney collapse. Today are dependent on dialysis, which removes the waste from blood. But if there was a possibility to express the same gene, which is expressed in turtles, it will be theoretically real to excrete the urea through mouth. As we know, the genetic material of vertebrates (and not only them) has a common origin, so this gene could be also working in the human body. On the other hand, there are a structures similar to gill elements present in the oral cavity of softshell turtles and the excretion of urea is based on principle functioning in fish gills. Such structures are possesed just by the embryonal stages in mammals. The study of Pelodiscus sinensis can possibly reveal many new surprises for science.
No comments:
Post a Comment