排泄の定義
排泄とは、生物が代謝によって生じた廃棄物を排出または排除するために用いるプロセスのことである。 細胞が生存するためには、特定の生化学的反応を行う必要がある。これらの反応が行われると、いくつかの副産物が形成されるが、これが蓄積されると、細胞に対して毒性または致死性を示すことがある。 排泄のプロセスは、これらの老廃物を回収し、細胞から排除する。 多細胞生物では、これらの老廃物は体外に排泄されなければならない。
排泄は、生物による細胞内の環境制御の試み、すなわちオスモレギュレーションの重要な一部である。 オスモレギュレーションが重要な理由はいくつかありますが、主に、生命維持に必要な生化学反応には正確な条件が必要であることが挙げられます。 分子の適切な酸性度と濃度がなければ、DNA合成やATP生成などの特定の反応は起こり得ない。 さらに、アンモニア（アミノ酸の分解による副産物）のような物質は、細胞にとって毒となりうる。
排泄は、フェロモン、ホルモン、その他の活性物質が細胞から分泌されるプロセスである分泌と比較できる。 排泄のプロセスでは、細胞から物質を取り除く目的は、単にその物質が廃棄物であり、時には毒性もあるからです。 分泌の場合、物質そのものが、生物の成長を調整したり、仲間を引きつけるなど、細胞の外にある目的に役立っている。 排泄は種によってさまざまな方法で行われる。 単細胞生物は、多くの場合、細胞の外側に老廃物を捨てるという非常に単純な排泄方法を持っています。 一方、多細胞生物は、排泄について様々な側面から対処しなければならない。 個々の細胞が老廃物を排出した後、老廃物は体腔や血管に沈殿するだけである。 ここから、排泄された物質は体外に排出されなければならない。 以下は、さまざまな生物における排泄のいくつかの例です。
排泄の例
単細胞生物における排泄
単細胞生物において、排泄は非常に単純である。 ほとんどの単細胞生物は、細胞膜を内側に折り畳んで食物の小胞を作る貪食という過程を経て食物を得ている。 この膜に包まれた小包は、細胞の細胞質内に取り込まれ、そこで消化酵素が導入される。 食物が消化されると、小胞に残るのは残った老廃物だけである。 そこで、ほとんどの細胞はエキソサイトーシスというプロセスを用いて、この老廃物を除去する。 エキソサイトーシスは、食作用の単純な逆で、食物の小胞が細胞膜と融合し、内容物が細胞の外側に捨てられる。
多くの淡水原生生物にも収縮性の液胞がある。 この内部小胞は、細胞内に流れ込んだ水を集め、液胞を絞ることによって強制的に排出する。 淡水生物は、海洋生物と異なり、環境に対して高張性であることが一般的である。 そのため、周囲の水に比べて溶存物質を多く保つ必要があるが、その分、細胞内に水が流れ込む。
Excretion in Animal
排泄は細胞レベルでは必ずしも変化しないが、ほとんどの多細胞生物は排泄のための追加の手段を必要としている。 小さな多細胞生物の中には、単に皮膚を通して物質を排泄し、時間の経過とともに拡散していくものもあります。 これは、最も小さくて薄い生物にしか通用しない。 しかし、ほとんどの動物は、完全に排泄のために設計された特殊な器官とシステムを持っている。
すべての動物は、細胞呼吸のプロセスを通じて、副産物として水と二酸化炭素を生成する。 さらに、すべての動物は、DNAを構築し維持するためにアミノ酸を使用し、またアミノ酸を他の細胞産物に分解しています。 これらの物質は細胞から容易に排泄されるが、排泄する臓器がないと体内に閉じ込められてしまう。 水と分解されたアミノ酸は別の方法で排泄する必要がある。 この目的のために、ほとんどの動物にはネフリディと呼ばれる小さな構造を持つ器官や臓器がある。 ネフリジアは小さな管で、その周囲を特殊な細胞が取り囲んでいる。 体液は尿細管に引き込まれると、浸透圧が調整されたさまざまな場所を通り、体液から老廃物を引き離す。 多くの海洋動物では、アミノ酸によって作られる主な老廃物はアンモニアである。 魚やその他の海洋生物は、水が十分にあるため、十分な量の水を使ってアンモニアを体内から洗い流すだけです。
地上の生物にはこのような利点はありません。 これらの生物がアンモニアを生成した場合、それをすべて洗い流そうとすると脱水状態になる。 したがって、陸上生物はより複雑な器官に格納された、より高度なネフリジアをしばしば持っています。 ほとんどの陸上生物は、ネフリディを収容する腎臓と、体液のろ過に貢献する肝臓を備えている。 陸上動物では、これらの器官を利用して、アンモニアを尿素（哺乳類）または尿酸（鳥類と一部の爬虫類）に濃縮している。 これらの方法は、水をあまり必要とせず、長く保存することができる。 動物が排泄に使うネフロンシステムを下の画像で見ることができる。
他の動物も排泄の方法が異なって進化している。 たとえば昆虫はマルピーギ管系を発達させた。これはネフリッドと似た働きをするが、進化の歴史の中で独立して生じたものである。 この一連の管は、腎臓のような血液を受け取る器官には含まれず、体中の体液の中に伸びている。 そして、腸に付着し、老廃物を排出する。 哺乳類など身近な動物とは異なるが、同じような働きをしているのである。
植物の排泄
植物にも排泄の過程がある。 単純で小さな植物は細胞の表面から老廃物を排泄する。 大型の維管束植物は、葉を排泄器官とする排泄方法を発達させてきた。 大型の維管束植物では、植物内部の細胞は外部環境と接触することができない。 動物の細胞と同じように、細胞内の空間に老廃物を分泌する。 植物の老廃物は、動物の老廃物と少し異なり、酸素が主な気体の老廃物である。 この酸素を排出し、新鮮な二酸化炭素を取り込むために、植物は葉にあるストーマと呼ばれる一連の開口部を利用している。
これらのストーマを通して、老廃物を排出することができるのです。 また、木部と葉部という水、糖、ミネラルを運搬する組織も重要な役割を担っている。 ストーマが開いているときは、ガス交換と排泄が行われる。 植物体中の細胞は、老廃物を葉に流れる水の中に捨て、ストーマから排出される。