Osmorregulación y excreción. Metabolismo del nitrógeno

Osmorregulación

La presión osmótica es uno de los grandes problemas que tienen que afrontar los animales acuáticos. La ósmosis es un movimiento relacionado con el movimiento de un solvente, normalmente el agua, a través de una membrana semipermeable, es decir, que al tener poros de tamaño molecular, deja pasar algunas moléculas (las pequeñas, sobre todo), pero otras no. Las membranas celulares son semipermeables y están compuestas de fosfolípidos, por lo que son apolares. En general, dejan pasar moléculas apolares, como el dióxido de carbono, pero también algunas polares si son pequeñas, como el agua. 

El mecanismo funciona así: imaginemos que tenemos dos disoluciones de diferente concentración separadas por una membrana semipermeable, que no deja pasar el soluto pero sí el disolvente. Salvo que se aporte energía, ambas concentraciones tenderán a igualarse: el disolvente de la disolución más diluida atravesará la membrana hasta que la concentración de las dos disoluciones sea la misma. Por ello, es importante que las células animales se encuentren en un medio isotónico (medios externo e interno de la misma concentración), ya que en caso contrario reventarían (si fueran introducidas en un medio hipertónico) o se deshidratarían (si fueran introducidas en un medio hipotónico).

La ósmosis es un proceso esencial, pero en el caso de los animales acuáticos puede suponer un problema, ya que se encuentran en un medio de diferente concentración salina a la que hay en su cuerpo. Los animales dulceacuícolas se encuentran en un medio hipotónico, por lo que su cuerpo está constantemente absorbiendo agua. Los peces de agua dulce y los anfibios, para contrarrestar esto, realizan una absorción activa (gastan ATP) de NaCl y fabrican grandes cantidades de orina, siempre muy diluida. Los peces marinos, por el contrario, se encuentran en un medio hipertónico. Por lo que secretan activamente MgSO4. Su glomérulo (ya explicaré más adelante en esta entrada lo que es) está reducido o incluso ausente, y excretan urea y sulfato de magnesio en una orina muy concentrada. Además, muchos animales marinos tienen otras "estrategias especiales" de osmorregulación. Por ejemplo, los tiburones almacenan amoníaco en su interior, de forma que logran hasta igualar las concentraciones externa e interna; las tortugas marinas eliminan el exceso de sales mediante lágrimas; las aves marinas, como las gaviotas, expulsan sales por el pico.

Excreción

La excreción es la eliminación de productos de desecho generados en la continua actividad metabólica de las células. Se realiza a través del sistema excretor, y los productos desechados son principalmente productos nitrogenados generados con la degradación de proteínas. No son los productos de desecho más abundantes resultantes del metabolismo, ya que estos son el agua y el dióxido de carbono generados en la respiración. Pero estos pueden eliminarse a través de superficies respiratorias. 

Según la forma en la que se expulse el nitrógeno, se distinguen tres grupos de animales:

• Amoniotélicos: excretan amoníaco al exterior, directamente. Ya que el amoníaco es una sustancia tóxica para los animales, para expulsarlo debe ser diluido, de ahí que los animales con este tipo de metabolismo del nitrógeno sean acuáticos: la mayoría de los peces e invertebrados acuáticos.
• Ureotélicos: excretan el nitrógeno en forma de urea. Esta molécula es menos tóxica que el amoníaco pero también requiere ser diluida. Son animales ureotélicos los anfibios y los mamíferos, entre otros.
• Uricotélicos: exretan el nitrógeno en forma de ácido úrico, un compuesto que también proviene del amoníaco pero no es apenas tóxico. Por tanto, es posible acumularlo en el interior del cuerpo, ventaja importante para ovíparos terrestres, ya que en estado embrionario les permite acumular los desechos en el interior del huevo. Se expulsa en forma de pasta semisólida, y entre los animales uricotélicos tenemos los insectos, la mayoría de los reptiles y todas las aves.

Según la morfología de cada animal, y del tipo de metabolismo del nitrógeno que tenga, nos podemos encontrar sistemas excretores muy diferentes, que explicaré a continuación.

El sistema excretor animal más simple es el que tienen los platelmintos y algunos otros invertebrados sencillos, y se trata de los protonefridios. Consta de una unidad excretora y una unidad osmorreguladora. La unidad excretora está constituida por una célula tubular, que constituye el conducto excretor, y la osmorreguladora por una flamígera, ciliada, que cierra el extremo interno. En la zona de unión hay poros. 

Otro sistema excretor son los metanefridios. Son los más comunes en animales celomados (ya explicaré lo que son en alguna entrada posterior). Son estructuras tubulares abiertas en ambos extremos: el nefridioporo se abre al exterior y el nefrostoma se abre al celoma. Entre ambos, se encuentra el túbulo exterior que puede estar ensanchado, en cuyo caso constituye la vejiga. El nefrostoma es ciliado y conduce el líquido hacia el interior, eliminándose los desechos por el nefridioporo.

El sistema excretor que tienen los insectos y arácnidos son los llamados túbulos de Malpighi. Anatómicamente, son unos tubos largos y cilíndricos, cerrados en su extremo terminal. Desembocan en la parte posterior del intestino y actúan en combinación con él. Así, los elementos que conviene reabsorber son absorbidos por el intestino. El epitelio intestinal libera protones que reaccionan con el urato dando ácido úrico, que precipita, siendo la excreción casi sólida. Los túbulos de Malpighi son bañados por el hemocele.

Por último, el sistema de excreción más conocido es el de los vertebrados, y se trata por supuesto de los riñones. Los riñones conducen a la vejiga y terminan en la uretra. Se ven como una corteza homogénea en la que hay nefronas: unidades excretoras que consisten en un corpúsculo renal y unos conductos. El corpúsculo renal contiene un glomérulo renal, que no es otra cosa que una red de capilares de paredes porosas, y una cápsula de Bowman que lo envuelve. La filtración de la sangre ocurre del glomérulo a la cápsula. En cuanto a los conductos, son varios: un túbulo contorneado proximal (en el que hay muchas convoluciones); un asa de henle, la cual es más fina que el túbulo contorneado proximal; un túbulo contorneado distal (también con muchas convoluciones); un tubo colector, y un uréter.