A víz és a só egyensúlyának szabályozása

Az állatok által használt méregtelenítés mechanizmusai életmódjukhoz kapcsolódnak. Ez nagyobb erővel igaz a homeosztázis mechanizmusaira, az organizmusok belső stabilitás fenntartására való képességére. Egy sivatagban élő emlős folyamatosan szembesül a vízvédelem problémájával; de egy édesvízi hal azzal a problémával szembesül, hogy a bőrön keresztül ozmózis útján megszabadul a testéből. Az egyes sejtek szintjén, függetlenül attól, hogy a sejt alkot-e egysejtű organizmust, vagy egy sejtet egy többsejtű szervezet testében, a homeosztázis problémái hasonló módon jelentkeznek.

Az intracelluláris folyamatok folytatásához a sejteknek intracelluláris kémiai környezetet kell fenntartaniuk, amelyben a különféle ionok koncentrációit (lásd alább) állandó értéken tartják a sejtet körülvevő közeg változó koncentrációival szemben. Ez a sejtmembrán feladata. A magasabb rendű állatoknál a feladat könnyebb, mivel a testük belsejében lévő sejteket belső közegben - a vérben - fürdik, amelynek összetételét úgy szabályozzák, hogy minimalizálják a külső közegben bekövetkező változások hatásait. Ezt a szabályozó funkciót speciális sejtek vagy szervek látják el, például a vese, ezáltal csökkentve a test többi sejtjének szabályozási terheit.

A homeosztatikus mechanizmusok biológiai szükségessége különösen sürgős a sejtek szervetlen komponenseinek és a testnedveknek a szabályozásában. A szervetlen sók még nagyobb ozmotikus nyomást gyakorolhatnak a számukra át nem eresztő membránokkal szemben, mint a karbamid. Ez azért van így, mert a test körülményei között szinte teljesen disszociálódnak alkotóionjaikba. Például a közönséges só (nátrium-klorid) molekula két szervetlen ionra bontható - pozitív töltésű nátriumionra és negatív töltésű kloridionra -, amelyek mind ozmotikus nyomást képesek kifejteni.

Az ozmotikus hatásokon kívül a szervetlen ionok mély hatással vannak az anyagcsere folyamatokra, amelyek általában csak ezen ionok megfelelő koncentrációinak jelenlétében játszódnak le. Az organizmusok legfontosabb szervetlen ionjai a pozitív töltésű hidrogén-, nátrium-, kálium-, kalcium- és magnéziumionok, valamint a negatív töltésű klorid-, foszfát- és hidrogén-karbonát-ionok. A sejtek membránjai nem teljesen átjárhatatlanok ezeknek az ionoknak, és valójában fel vannak ruházva azzal a képességgel, hogy ionokat szállítsanak a sejt belső és külső része között, ezáltal szabályozzák az ionok koncentrációját a sejteken belül; amikor az ilyen szállítás olyan irányba megy, amelyhez energiaellátás szükséges, akkor aktív transzportnak nevezzük (lásd cella: A plazmamembrán).

Az ozmotikus szabályozás a testnedvek normális koncentrációjának fenntartása; azaz az összes oldott anyag (oldott anyag) összes koncentrációja, amely ozmotikus nyomást gyakorolna a számukra át nem eresztő membránnal szemben. Az ozmotikus szabályozás szabályozza a test folyadékaiban lévő víz mennyiségét az ozmotikusan aktív oldott anyagok mennyiségéhez viszonyítva. Az ionos szabályozás a testben lévő különféle ionok egymáshoz viszonyított koncentrációjának fenntartása. Nincs következetes különbségtétel a két folyamat között; az egyik folyamatban egyszerre részt vevő szervek a másikban is részt vesznek.

A fő kiválasztó szerkezetek

Míg a vese a fő szerv, amely mind a nitrogén kiválasztódását, mind az ozmotikus és az ionos szabályozást alátámasztja az emlős testében, ezeket a funkciókat más állatoknál nem mindig egyetlen szerv látja el. Mint korábban jeleztük, a primitív vízi állatoknak nincs szükségük különösebb rendelkezésre a nitrogénnel történő kiválasztáshoz. Átjáró bőrük miatt azonban komoly problémáik lehetnek az ozmotikus és ionos szabályozással, különösen édesvízben, ahol a test felszínét borító sejtek képesek aktívan szállítani a sókat az állatba vagy az állatból. Bizonyos esetekben ezeket a nem vese szabályozó tevékenységeket bizonyos speciális sejtek végzik; pl. a halak kopoltyúiban (lásd alább a Gerincesek kiválasztó rendszerei: Halak). Más esetekben a speciális sejteket a sófelvétel vagy a só eliminációjának szerveibe állítják össze; pl. a madarak sómirigyei (lásd alább: Gerinces kiválasztó rendszerek: Madarak és hüllők).

Ez a szabályozási funkció szétszóródása lehet a primitív feltétel, mert csak a fejlettebb szárazföldi állatoknál korlátozódik a szabályozó funkció egy kiválasztó rendszerre. Ez könnyen érthető, tekintettel a szárazföldi állatok vízmegőrzési igényére. Ez az evolúciós fejlődés az egyik rendszer felé a madarakban, a hüllőkben és a szárazföldi rovarokban éri el a csúcspontját, amelyben az összes eliminációs folyamat, amely vízvesztéssel járhat - székletürítés, nitrogén-ürítés és ionszabályozás - ugyanazon az utolsó csatornán konvergál.

A gerinces és gerinctelen állatok sokféleségének kiválasztó szervei esetében bizonyíték van arra, hogy a vizelettermelés elsődleges folyamata nem szelektív, mivel ezekben az állatokban a testnedvükben oldott összes anyag, a fehérjék esetleges kivételével, megtalálható az elsődleges vizelet. Sok állatban az elsődleges vizelet a vérből történő szűréssel jön létre. Egy későbbi szakaszban az elsődleges vizeletben lévő, a szervezet számára hasznos anyagok szelektíven visszaszívódnak. Ezenkívül néhány anyagról ismert, hogy aktívan szállítják (szekretálják) a vizeletbe.

Az elsődleges vizelet nem szelektív képződése a kiválasztás egy másik aspektusát szolgálja: az idegen anyagok eltávolítását. Az aktív szállítás mechanizmusai nagyon specifikusak a szállított anyagokra. A testfolyadékok minden oldott alkotóeleme szabadon átjut az elsődleges vizeletbe, majd specifikus reabsorptív mechanizmusok gyűjtik össze a „kívánt” anyagokat. Ily módon a természetes gazdaság automatikusan kiküszöböli a „nem kívánt” anyagokat, egyszerűen nem biztosítva mechanizmusokat azok újrafelszívódására.