Наблюдая за рептилиями, многие могут удивиться их уникальному способу избавления от отходов: вместо жидкой мочи они выделяют твердые кристаллы. Недавнее исследование, опубликованное в престижном издании Journal of the American Chemical Society, раскрывает детали этого процесса. Ученые проанализировали твердые экскременты более чем 20 видов рептилий и обнаружили, что все они содержат микроскопические сферы, состоящие из мочевой кислоты. Это открытие подчеркивает эволюционную приспособленность рептилий к эффективному и безопасному хранению и удалению отходов в кристаллической форме, при этом сохраняя жизненно важную воду. Более того, эти данные могут проложить путь к разработке новых методов лечения состояний у человека, связанных с избытком мочевой кислоты, таких как подагра и почечнокаменная болезнь.
Каждый живой организм должен эффективно удалять продукты метаболизма, и рептилии не исключение. В то время как человеческий организм выводит избыточный азот в виде мочевины, мочевой кислоты и аммиака с жидкой мочой, рептилии и птицы используют иную стратегию. Они преобразуют те же азотсодержащие соединения в твердые вещества, известные как «ураты». Эти твердые отходы выводятся через единое отверстие, называемое клоакой. Ученые полагают, что эта форма экскреции развилась как ключевая адаптация для экономии воды – бесценного ресурса, особенно для животных, обитающих в засушливых регионах.
Что является нормой для змей, может быть опасным для человека. Хотя образование кристаллов помогает рептилиям выживать, аналогичный процесс у людей способен привести к серьезным проблемам со здоровьем. При повышении уровня мочевой кислоты в организме человека ее кристаллы могут откладываться в суставах, вызывая болезненные приступы подагры, или формировать камни в мочевыводящих путях. Стремясь понять, как рептилиям удается безопасно выводить эти кристаллы, доктор Дженнифер Свифт и ее исследовательская группа провели тщательный анализ уратов более чем 20 различных видов. «Это исследование было вдохновлено желанием понять, каким образом рептилии способны безопасно выводить этот материал, в надежде, что это может вдохновить на новые подходы к профилактике и лечению заболеваний», – объясняет Свифт, ведущий автор исследования.
С помощью мощных микроскопов ученые сделали удивительное открытие: такие виды, как королевские питоны (ball pythons), ангольские питоны (Angolan pythons) и мадагаскарские древесные удавы (Madagascan tree boas), производят ураты, состоящие из крошечных сферических структур размером от 1 до 10 микрометров. Рентгеновский анализ показал, что эти микросферы, в свою очередь, состоят из еще более мелких нанокристаллов, образованных мочевой кислотой и водой. Команда также обнаружила, что мочевая кислота способствует превращению токсичного аммиака в более безопасную твердую форму. Исследователи предполагают, что мочевая кислота может выполнять аналогичную защитную функцию и в организме человека. Хотя необходимы дальнейшие исследования, эти результаты убедительно показывают, что химические принципы, лежащие в основе экскреции рептилий, в конечном итоге могут помочь ученым в разработке более эффективных методов лечения заболеваний, связанных с мочевой кислотой.
Исследование было проведено при поддержке Национального научного фонда (National Science Foundation), Джорджтаунского университета (Georgetown University), Международного центра дифракционных данных (International Centre for Diffraction Data) и Музея пустыни Чирикауа (Chiricahua Desert Museum).
