Under nedbrytningen av aminosyrer dannes det nitrogenholdige avfallsstoffer. Disse stoffene er giftige for kroppen og må fjernes. Dyr kan skille ut tre hovedtyper av nitrogenforbindelser. Hvilken type som blir skilt ut, avhenger blant annet av det miljøet dyret lever i, spesielt tilgangen på vann.
Dannelse og utskillelse av nitrogenforbindelser
Maten et dyr spiser består i hovedsak av tre energigivende næringsstoffer: karbohydrater, fett og proteiner. Når cellene produserer energi fra karbohydrater og fett dannes det bare CO2 og H2O som restprodukter.
Proteiner er bygget opp av aminosyrer, og hver aminosyre inneholder en aminogruppe (NH2). Under cellenes forbrenning av proteiner vil det derfor dannes nitrogenforbindelser i tillegg til CO2 og H2O.
Utskilling av CO2 skjer normalt via respirasjonsorganene, mens nitrogenholdige avfallsstoffer blir utskilt via ekskresjonsorganene eller direkte gjennom kroppsoverflaten. Dyr kan skille ut nitrogen som
- ammoniakk
- urea
- urinsyre
Ammoniakk
Ammoniakk (NH3) dannes når aminogruppa (NH2) fjernes fra aminosyrer. Amoniakk er et svært giftig stoff som ikke kan lagres i kroppen. Siden molekylet er lite og svært vannløselig, diffunderer det imidlertid raskt over cellemembranene.
Ammoniakk er velegnet som ekskresjonsprodukt for vannlevende dyr, siden det raskt overføres til omgivelsene enten gjennom kroppsoverflaten eller gjellene.
Ammoniakk benyttes som ekskresjonsprodukt hos de fleste vannlevende dyr, inkludert beinfisker.
Urea (urinstoff/karbamid)
Siden ammoniakk er svært giftig, og derfor må fortynnes i store mengder vann, er det ikke egnet som ekskresjonsprodukt hos landlevende dyr. Hos disse blir ammoniakk omdannet til urea eller urinsyre.
Urea er også lettløselig i vann, men er 100.000 ganger mindre giftig enn ammoniakk. Derfor kan urea oppkonsentreres i ekskresjonsorganene, og skilles ut med moderat vanntap. Pattedyr og de fleste voksne amfibier benytter urea til utskillelse av nitrogen.
Urinsyre
Urinsyre har svært lav løselighet i vann og er lite giftig. Bruken av urinsyre som ekskresjonsprodukt er betraktet som en viktig tilpasning til vannsparing hos mange landlevende dyr.
Siden urinsyre har svært lav vannløselighet, kan nesten alt vannet reabsorberes fra ekskresjonsorganene. Urinsyre blir derved utskilt som en halvfast masse, og lite vann vil gå tapt.
Insekter, fugler og de fleste krypdyr benytter urinsyre for å skille ut nitrogen, noe som er en fordel for å spare på kroppsvannet.
Blant krypdyrene finnes det imidlertid noen unntak. Krokodiller og vannlevende skilpadder skiller ut ammoniakk direkte til vannet de lever i.
Reproduksjon i lukkede egg
En evolusjonær teori går ut på at bruken av henholdsvis urea (amfibier og pattedyr) og urinsyre (krypdyr og fugler) hos landlevende virveldyr er knyttet til forskjellen i reproduksjonen deres. Amfibieegg utvikles i vann, hvor ammoniakk lett kan avgis til omgivelsene, mens pattedyrfostre utvikles i livmoren, hvor urea overføres til morens blod.
Embryoutviklingen hos krypdyr og fugler skjer i et egg som er omgitt av et ytre skall. Dette gir et lukket miljø hvor bare respirasjonsgasser kan utveksles med omgivelsene, mens nitrogenforbindelser må lagres inne i egget.
I egget har embryoet begrenset tilgang på vann, men urinsyre binder lite vann og kan avsettes som faste krystaller på innsiden av eggeskallet uten å ha noen giftvirkning. Fugle- og krypdyrembryo kan dermed leve inne i egget uten å bli forgiftet av sitt eget nitrogenavfall.
