Почему змеи не страдают от камней в почках

Почему змеям не грозит то, что мучает многих людей – камни в почках и подагра? Учёные выяснили, как рептилии превращают лишний азот в твёрдые кристаллы и выводят его без всяких “жалоб”. Исследование охватило более 20 видов рептилий, в том числе множество змей.

Комплексное исследование уратов более 20 видов рептилий, включая изображённого на фотографии королевского питона, выявило удивительные молекулярные механизмы выделительной системы рептилий

Загадка кристаллов с мочой

Исследование началось с простого вопроса – почему у некоторых змей моча выглядит как твёрдая глыба, а у других скорее как пыль. Учёные взяли образцы “уритов” (solid uric acid) и провели анализ с помощью рентгеновской дифракции и высокой микроскопии. Они выяснили, что рептилии сгущают азот в виде нанокристаллов мочевой кислоты, которые затем упакованы в крошечные сферические структуры.

«Некоторые виды напрямую выводят эти микросферы, тогда как другие “перерабатывают” их, взаимодействуя с жидким аммиаком – нейротоксином, преобразуя его в твёрдый порошкообразный материал», – рассказывает старший автор исследования.

В результате появляется не жидкая моча как у млекопитающих, а сухие “шарики”, которые могут просто рассеяться ветром. Этот механизм позволил рептилиям адаптироваться к условиям с дефицитом воды.

Рептилии не мочатся, как люди; вместо этого они выделяют твердые ураты (слева). Исследователи обнаружили, что ураты состоят из крошечных микросфер, состоящих преимущественно из мочевой кислоты (справа)

Что и как они обнаружили

• Млекопитающие выводят азот как мочевину, растворённую в воде. У рептилий и птиц он выводится как мочевая кислота в твёрдом виде.
• Анализ охватил порядка более 20 видов рептилий, преимущественно змей.
• Использованы методы: рентгеновская дифракция, высокая разрешающая микроскопия.
• Обнаружили, что мочевая кислота образует нанокристаллы, которые затем упакованы в микросферы.
• У некоторых видов эти микросферы вступают в реакцию с жидким аммиаком, превращаясь в менее токсичные частицы.

Зачем рептилиям такая “моча”

Главная функция – экономия воды и безопасный вывод азота в условиях засушливых регионов. Превращая азот в твёрдое состояние, рептилии минимизируют потерю воды, ведь не нужно готовить большое количество жидкой мочи. Другим плюсом является снижение токсичности – твёрдые частицы безопаснее, чем аммиак.

Крупные планы микроскопических частиц, образующих ураты рептилий

У млекопитающих ситуация иная: мочевая кислота в постоянном растворённом состоянии может привести к подагре или камням в почках. А вот у рептилий таких проблем нет. Следовательно, изучение этого процесса может иметь медицинский потенциал.

Почему это важно

• Открытие показывает ранее мало изученный аспект физиологии рептилий.
• Применение: могло бы помочь в исследованиях заболеваний мочевыводящей системы, таких как камни и подагра.
• Это пример того, как природа решает сложные задачи – “биомиметика”: учимся у природы.
• Расширяет наше понимание эволюционного разнообразия способов выведения азота у животных.