Reptielen ‘plassen’ kristallen en wetenschappers weten nu waar die uit bestaan

Wie ooit een slang, hagedis of schildpad heeft gehad, weet het misschien: reptielen plassen geen vloeistof, maar scheiden witte kristallen uit. Wetenschappers hebben nu ontdekt dat deze vaste urine verrassend complex in elkaar zit en zelfs mogelijkheden biedt voor de behandeling van jicht en nierstenen.

De meeste levende wezens hebben een soort uitscheidingssysteem: wat erin gaat, moet er tenslotte ook weer uit. Bij mensen wordt overtollige stikstof in de vorm van ureum, urinezuur en ammoniak uitgescheiden via de urine. Maar veel reptielen en vogels verpakken een deel van diezelfde stikstofhoudende chemicaliën in vaste stoffen, ofwel uraten, die de dieren via hun cloaca verwijderen. Wetenschappers denken dat dit proces mogelijk is geëvolueerd als een manier om water te besparen. “Wanneer mensen urine uitscheiden, verliezen ze veel water en ook mensen kunnen niet lang zonder water overleven. Waterbesparing is nog veel belangrijker voor een woestijndier, dus het vermogen om overtollige stikstof in vaste vorm te verwijderen helpt het waterverlies te minimaliseren”, legt hoofdonderzoeker professor Jennifer Swift uit aan Scientias.nl. “Dat gezegd hebbende, kost het meer energie om urinezuur te verwerken dan ureum of ammoniak, maar de behoefte aan waterbesparing kan de energiebalans voor sommige soorten veranderen.”

Reptielen urineren niet als mensen; in plaats daarvan scheiden ze deze vaste uraten uit (links). Onderzoekers ontdekten dat uraten bestaan ​​uit minuscule microbolletjes die voornamelijk urinezuur bevatten ​​(rechts). Bron: Journal of the American Chemical Society

Evolutionair voordeel

Hoewel het vormen van kristallen in urine voor reptielen een evolutionair voordeel kan zijn, is het voor mensen een serieus probleem. Wanneer er te veel urinezuur in het menselijk lichaam aanwezig is, kan dit zich vastzetten in pijnlijke kristallen in de gewrichten, wat jicht veroorzaakt of in de urinewegen als nierstenen. Swift en haar collega’s onderzochten hoe reptielen deze kristallijne afvalstoffen veilig kunnen uitscheiden door uraten te bestuderen van meer dan twintig reptielensoorten.

De aanleiding was de vraag van een collega-wetenschapper die zich afvroeg hoe het kon dat slangen die bij hem in gevangenschap leefden zulke verschillende uraten produceerden terwijl ze hetzelfde voedsel kregen. “Hij merkte op dat primitieve slangen, zoals boa’s en pythons, uraten afscheidden die opdroogden tot een keiharde massa, terwijl de uraten van ratelslangen opdroogden tot een korrelig poeder”, vertelt Swift.

Afbraak van ammoniak

Microscoopbeelden toonden aan dat drie soorten – balpythons, Angolese pythons en Madagaskische boomboa’s – uraten produceerden die bestonden uit kleine bolvormige structuren van 1 tot 10 micrometer breed. Röntgenonderzoek liet zien dat de bolletjes bestaan uit nog kleinere nanokristallen van urinezuur en water. Daarnaast ontdekten de onderzoekers dat urinezuur een belangrijke rol speelt bij het omzetten van ammoniak in een minder giftige, vaste vorm. Ze vermoeden dat urinezuur mogelijk een vergelijkbare beschermende rol speelt bij mensen. “Ik ben bekend met medische studies die een U-vormige associatie aantoonden tussen urinezuur en sommige ziekten, wat erop wijst dat lage niveaus van urinezuur beschermende voordelen bieden. Maar er is geen consensus over waarom het beschermend zou kunnen zijn. Wij veronderstellen dat lage niveaus van urinezuur kunnen helpen bij het afbreken van ammoniak, maar voorlopig is het slechts een hypothese”, besluit Swift.

Luister ook naar de Scientias Podcast: