排泄系の比較

動物は、体内の老廃物を除去するために、さまざまな排泄戦略を進化させてきました。ほとんどの老廃物は水に溶けて排泄されるので、動物の排泄戦略は水分バランスに直接影響します。

動物の排泄物の中でも特に重要なのが、窒素系の排泄物です。窒素は、タンパク質や核酸が分解されてエネルギーになったり、炭水化物や脂肪に変換されたりするときに放出されます。タンパク質はアミノ酸に、核酸は窒素塩基に分解されます。そして、アミノ酸や窒素塩基に含まれる窒素を含むアミノ基が、窒素廃棄物になります。

動物が排出する代表的な窒素廃棄物には、アンモニア、尿素、尿酸などがあります。これらの排泄戦略は、エネルギーと水の節約というトレードオフの関係にあります。

さまざまな窒素廃棄物は、それぞれの生息地や進化史を反映しています。例えば、ほとんどの水生動物は、アンモニアを直接排泄するアンモニア排泄型（ammonoteicl）です。この方法は、アンモニアを尿素や尿酸に変えてから排泄するよりもエネルギー消費量が少ないですが、より多くの水を必要とします。脱水ほど重大な脅威はないと思われる陸上生物にとって、水の節約は余分なエネルギーコストに見合うものです。

哺乳類やサメなどの尿素を分泌する動物は、アンモニアを尿素に変えてから排泄します。尿素はアンモニアよりも毒性が低く、体外に排出するために必要な水の量も少なくて済みます。水棲から陸棲に移る両生類の多くは、オタマジャクシの頃は主にアンモニアを排泄しますが、陸棲になるとほとんどが尿素を排泄します。

爬虫類、鳥類、多くの昆虫などの尿酸排泄型(Uricotelic)の生物は、アンモニアを尿酸に変えてから排泄します。尿酸は水溶性ではなく、ペースト状や粉末状になって排泄されるため、水をほとんど使用しません。尿酸は尿素よりも毒性が低いと言われています。しかし、アンモニアを尿酸に変えるには、尿素に変えるよりも多くのエネルギーを必要とします。

これらの異なる排泄戦略により、動物はそれぞれの環境で必要とされる水やエネルギーの条件を満たすことができます。