尿の役割と進化

2020-08-17

今日はヒマだったのでおしっこについて勉強した。今までは漠然と「余った水分を捨てている」程度に考えていたのだが、どうやらこれはあまりにも軽んじていたようだ。おしっこを。

まずはじめに、おしっこには大きく二つの役割があるそうだ。

浸透圧の調節
老廃物の排出

前者は余った水分を捨てるでまぁ間違ってはいないようだが、水分を捨てたいというよりも、体液の濃度を一定に保ちたいと言った方が正しそうである。

おしっこに対する観念を大きく変えられたのは、後者の老廃物の排出。老廃物とは主に窒素のことらしい。

窒素というと「空気の使わないとこ」みたいな雑なイメージしかなかったが、タンパク質などを分解する際にもっとも単純な窒素化合物であるアンモニアとして生成されるそうだ。これは生物にとって毒性が高く、ちゃんと捨てないと命に関わるらしい。

アンモニアがおしっこに含まれていることは小学校で教わった。しかし小学生男子は「おしっこ」という単語だけで面白くなってしまう生き物なので、アンモニア＝おしっこ＝面白いという方程式を勝手に組み立てアンモニアを軽んじてしまう。なんか下品で取りに足らない化合物、私のアンモニアとの向き合い方はそんなものだった。命に関わるものを面白がるんじゃない。

アンモニアは水溶性なので、水に溶かさないとうまく捨てられない。このアンモニアの捨て方が動物によって異なる進化を遂げており、とても面白い。

アンモニアの捨て方

魚類の場合

水中に生息する魚類の多くは、アンモニアをそのまま水に溶かして排出している。彼らは水を無制限に使えるので、とくに工夫する必要もないようだ。エラから捨てているらしい。ずいぶん顔から近いところで捨てるものだ。ニコちゃん大王みたいだ。

哺乳類の場合

陸に上がった動物は水が貴重なので、水を節約するためにある程度溜めて一気に捨てるよう進化した。

しかしアンモニアは溜めるには毒性が強すぎるので、腎臓で尿素という毒性の低い物質に変換してから溜める。
しかし尿素はアンモニアより水に溶けにくいので、たくさんの水が必要になる。

水を節約するために水をたくさん使わなくてはならないという、なんともやるせない仕様である。哺乳類は今のところこの状態であり、後述の鳥類・爬虫類と比べて水を大量に必要とする。

鳥類・爬虫類の場合

鳥類や爬虫類は尿素だと都合が悪い。卵のなかでは排泄ができないため、尿素が溜まり続けてしまうそうだ。尿素は毒性こそ低いが、水に溶かすので浸透圧が高くなりすぎるという問題が起こる。浸透圧が高くなると、雛は卵の中で干乾びてしまう。

【浸透圧とは？】水溶液が半透膜（水だけ通す膜）を挟んで濃度に差がある場合に発生する、濃い方に水分が移動する力のこと。ナメクジに塩をかけると縮むのがそれで、表面の濃度が高まり体内の水分が吸い取られ干乾びてしまうのだ。かなり残酷なのでやめてあげよう。

そのため鳥類や爬虫類はアンモニアを尿酸に変換するように進化した。尿酸は尿素よりさらに毒性が低く、さらに水に溶けにくい。というかほぼ溶けないので浸透圧が上がらず、卵の中でも溜め続けられるそうだ。

なので多くの鳥類や爬虫類は人間のようなおしっこをせず、糞と一緒に半固形物として尿酸を捨てている。鳥の糞はよく見ると黒い部分と白い部分があって、黒い部分が便、白い部分が尿酸の塊である。

この仕組みは陸上生活にとてもよく適応している。尿酸にすれば大量の水で溶かす必要がないので、水を節約できるからだ。陸で水は貴重なので、このメリットは大きい。少なくともアンモニアの排泄においては、哺乳類より鳥類や爬虫類の方が陸上生活に適応していると言える。

ちなみに糞と一緒に出すので穴もたいてい一つしかない。総排出腔といって糞・尿・卵・精子すべてここから出す。便利だ。人間も総排出腔になれば社会の窓がいらなくなる。

ついでにうんちについても学んだ

我々は口から食物を入れて、消化管で消化・吸収し、残ったものを肛門から出す。これを「うんち」という。少し品を出したいときは「便」と呼ぶと良い。

これまで便は消化できないモノ、消化し損ねたものと思っていたが、便の大部分はそのような食物の残りカスではないそうだ。半分くらいは腸内細菌で、残り半分のかなりの部分は消化管の表面から剥がれ落ちた細胞とのこと。食物の残りカスは便の半分もない。食べたものは想像以上に吸収しつくしているようだ。言われてみれば便の色や質感は食べカスといった風ではない。

【腸内細菌とは？】消化を助けてくれたり危険な細菌から守ってくれたりする細菌で、人間の腸にはおよそ1000兆個いるといわれている。人間の体はおよそ40兆個の細胞からできているそうなので、細胞より細菌の方がはるかに多いことになる。そう考えると私の中に細菌がいるのではなく、細菌のまわりに私がくっついているのかもしれない。

余談だが便を出すという行為は、どこでするかによって呼び名が違うようだ。