You are viewing shkrobius

Quizzing the Anonymous - Небо, трава, навоз...
November 28th, 2013
01:03 am

[Link]

Previous Entry Add to Memories Share Next Entry
Небо, трава, навоз...
Почему небо голубое и трава зеленая многие любят порассуждать. Почему экскременты коричневые, никто из скромности при этом не спрашивает, как будто это само собой разумеется. Нет, это выходит не само собой.

Гемоглобин в красных кровяных клетках переносит кислород и скоро повреждается радикалами; его надо часто заменять. Макроциты выделяют гем из мертвых кровяных клеток и перекусывают одну связь порфиринового кольца в геме, чтобы тот больше не связывался с металлами (иначе мы быстро потеряем железо). Получается зеленый тетрапиррол биливердин. Он восстанавливается до желтого билирубина, который попадает в печень, потом в желчный пузырь, наконец, в кишечник. Там кишечные бактерии восстанавливают билирубин до бесцветного соединения - уробилиногена. Небольшое количество уробилиногена (< 1%) всасывается в кровь, попадая в почки. Если бы не последующие реакции, то моча была бы бесцветной, а кал - серенького цвета.

В почках уробилиноген окисляется до желтого уробилина. В нижнем кишечнике уробилиноген окисляется до коричневого стеркобилина. Цвет возникает из-за одной двойной связи, устанавливающей сопряжение между пиррольными кольцами.

Вопрос: зачем нужно окислять уробилиноген перед тем, как от него избавиться? Его окисленные формы не менее и не более токсичны, чем сам уробилиноген. Уробилину приписывают слабые антиокислительные свойства, однако в моче гораздо больше креатинина и лимонной кислоты, которые более эффективные антиоксиданты. Функциональные роли обоих пигментов неизвестны. Если у них есть адаптивная функция, какой она может быть? Зачем надо животному, чтобы навоз был коричневый?

Такой цвет, кстати, - это достижение млекопитающих (зоологи да поправят меня). Сомневающиеся могут посмотреть на птичий помет.

Рассказал сыну, предложил ему придумать объяснение. Он предложил сл. сценарий: первые млекопитающие жили в норах и использовали экскременты, смешанные с землей, песком, камушками для камуфляжа входа в нору. Это бы объяснило, почему отбирался цвет в тон земляному.

Что ж, "научного ответа" на этот вопрос все равно нет. Хороший пример проблемы, для решения которой нужны не столько специальные знания, сколько (а) знание, что ответа не существует и (б) остроумная догадка. Мнение любого дилетанта столь же весомо, как и мнение знаменитости, потому что в данный момент нет догадок вообще; по крайней мере, я не видел. Серьезно: реальный шанс внести вклад в науку, доступный любому человеку с фантазией и out-of-the-box thinking - если они есть, разумеется.

Какова может быть адаптивная роль цвета детской неожиданности?

Tags:

(59 comments | Leave a comment)

Comments
 
[User Picture]
From:brother2
Date:November 28th, 2013 07:22 am (UTC)
(Link)
1) у рыбок каки тож коричневые
2) почему если пьёшь много молока, то кал - желтоватый. Кальций препятствует окислению?

Моя версия: в нижнем кишечнике просто образуется избыток кислорода, то есть он туда поступает так чтоб было, и то что нерасходуется - как раз утилизуется в окисление каломасс.
[User Picture]
From:shkrobius
Date:November 28th, 2013 05:24 pm (UTC)
(Link)
По воспоминаниям детства, серенькие.

Про молоко не знаю, первый раз слышу.

С кислородом - не уверен. Немного кислорода там есть, абсорбируется из крови, но, насколько я понимаю, окисление идет в основном используя нитрат, фумарат и другие окислители из самой массы. Там, в основном, анаеробные бактерии. Было бы много кислорода - глисты бы замучали. Сейчас глянул на pubmed, первый пример аеробного поцесса, от которого зависит колонизация, найден только в 2007-м году. Какие именно бактерии, как и где окисляют уробилиноген в кишечнике, похоже, не известно.

Но даже если это окисление "случайно", окисление уробилиногена в почках уж точно сам организм вызывает. В моче 2600+ метаболитов. Из них цвет имеют только два. Учитывая, что окисление уробилиногена просходит двумя независимыми механизмами в обоих выделительных каналах, возникает сильное подозрение, что такая пигментация функциональна. Если бы эта функция была бы самоочевидна, то и вопроса бы не было.
[User Picture]
From:arens
Date:November 28th, 2013 07:38 am (UTC)
(Link)
Вообщем-то детская неожиданность бывает очень разной расцветки. Как человек с художественным образованием и мать двоих детей заявляю:) Земля впрочем тоже, от фиолетового до почти красного. Расцветка экскрементов зависит от питания (восхитительные оттенки после свеклы или тыквы) и состояния желудка, есть очень типичный поносный цвет (и запах) близкий к птичьему помёту. Птички, говорят, тоже плохо переваривают еду, но для нх это нормальное состояние. Что-то мне тут видится общее:) Оттого развиваю мысль, что странная химическая реакция не имеет адаптивного смысла, а скорей побочный эффект какой-то другой адаптации, так часто бывает, одна мутация имеет несколько последствий и если побочные не мешают, то они тоже закрепляются.
[User Picture]
From:arbat
Date:November 28th, 2013 12:36 pm (UTC)
(Link)
Цвет у детей может зависеть от формулы, которой они питаются, и от того, что они еще не набрали весь комплект симбионтов в кишечник.

Цвекла и тыква, скорее всего, просто добавляют свои красители.
[User Picture]
From:deemon
Date:November 28th, 2013 08:37 am (UTC)
(Link)
Навскидку я бы с сыном согласился с точностью до наоборот - цвет маскировочный, чтобы орел с высоты (или другой визуальный хищник) не обнаружил нору по ярким кучам вокруг. А птицам в полете все равно, их по говну не выследить
[User Picture]
From:progenes
Date:November 28th, 2013 08:49 am (UTC)
(Link)
Интересно. Вижу свежие предположения, что эти тетрапирролы ингибируют Food-Borne Mutagenesis. В статье, правда, крокодилы летают низковато.
[User Picture]
From:shkrobius
Date:November 28th, 2013 05:59 pm (UTC)
(Link)
Низковато. Другие предложения, впрочем, не лучше.

Туалет вообще отличное место для размышления над тайнами мироздания. Например: почему животные должны катаболизировать все аминокислоты, которые сразу не используются для биосинтеза белков? Почему у нас нет способов резервного запаса азота, как у растений и большинства остальных эукариотов? Азот очень дорог, особенно в море. Почему тогда мы его постоянно выделяем, ведь это же безумие с точки зрения биохимии? Почему мы писаем, а деревья и грибы - нет?

Знаю один остроумный ответ, который проливает яркий свет на смысл жизни. В Криогене была аноксия мирового океана из-за глобальных льдов, кроме тропиков. Там выживали только те метазои, которые были симбионтами с зооксантинеллами, как наши сегодняшние кораллы. Гетеротрофы фильтровали и переваривали бактерий, поставляя аммоний симбионтам, те - кислород и глицерин. Симбионт наказывал голодом тех, кто зажимал удобрение, и все гены для сохранения азота были потеряны, полностью и навсегда. Т.е. смысл существования животных был в том, чтобы удобрять водоросли, эффективно отлавливая конкурентов и переводя их на азот, чтобы было, чем дышать. Это не странность метаболизма, а его цель.

Интересно, можно ли придумать нечто в таком духе для цвета навоза. У меня не хватает воображения.
From:katyat
Date:November 28th, 2013 09:55 am (UTC)
(Link)
А роль запаха?
[User Picture]
From:areksi
Date:November 28th, 2013 10:24 am (UTC)
(Link)
У птиц дерьмо тоже коричневое и процессы метаболизма ведущие к появлению стеркобилина и уробилина сходные. Но у птиц нет мочеиспускания и вместо этого в клоаке смешивается выделяемая их почками мочевая кислота (она слаборастворима в воде и имеет ярко-белый цвет) и продукты пищеварения из кишечника. Поэтому их помет белый с примесью коричневого...
[User Picture]
From:shkrobius
Date:November 28th, 2013 06:01 pm (UTC)
(Link)
Нет, он темный. Мало там коричневого.
[User Picture]
From:myugor
Date:November 28th, 2013 10:28 am (UTC)
(Link)
Об адаптивной роли детской неожиданности надо спрашивать у кишечных бактерий - это ведь они стрекобилин делают.
Про птичий помет - до сих пор считал, что он белый от мочевой кислоты.
А почему, кстати, у насекомых "помет" тоже темный?
[User Picture]
From:areksi
Date:November 28th, 2013 11:09 am (UTC)
(Link)
Скорее всего, из-за окисления фенолов, примерно как при потемнении картофеля или яблок на воздухе. У насекомых вообще нет специального носителя кислорода в крови (кроме некоторых эмбриональных стадий), а у пауков и ракообразных гемоцианин который не содержит порфирина (метаболизм которого и дает коричневый или желтый цвет испражнениям позвоночных), там ионы меди позиционированы гистидиновыми остатками...
[User Picture]
From:tvirian
Date:November 28th, 2013 11:46 am (UTC)
(Link)
Хм, китовьи какахи получаются ярко-оранжевыми. Говорят, матёрый китовед даже может по их оттенку определить вид криля, которым кит питался.
[User Picture]
From:arbat
Date:November 28th, 2013 12:37 pm (UTC)
(Link)
Судя по тому, что ракообразные при варке краснеют, - я бы предположил, что краситель добавляют они.
[User Picture]
From:alamar
Date:November 28th, 2013 12:06 pm (UTC)
(Link)
У собак, кстати, бывает совершенно бесцветное дерьмо. Почему-то.
[User Picture]
From:northern_witch
Date:November 28th, 2013 01:37 pm (UTC)
(Link)
А бесцветное — это как? Белое, серое или прозрачное?
[User Picture]
From:vdinets
Date:November 28th, 2013 06:02 pm (UTC)
(Link)
У млекопитающих цвет очень разнообразный вообще-то, и у многих видов, живущих в норах, как раз черный. У слонов от зеленовато-серого до шоколадного, у крупных кошачьих часто почти белый (видимо от остатков костей), и так далее.
У не-млекопитающих тоже коричневый бывает, например, у многих гусениц, у некоторых саламандр, но никогда - у крокодилов :-)
[User Picture]
From:shkrobius
Date:November 28th, 2013 06:27 pm (UTC)
(Link)
Вот как? Такое хорошее объяснение пропало...

Все же золотой стандарт - коричневый цвет. У птиц это, например, не так. Что у крокодилов - не знаю. Неужели фиолетовое с голубыми прожилками?

Вот ведь люди какие - сразу за исключения цепляются. Нет, чтобы сначала правило объяснить...
[User Picture]
From:grihanm
Date:November 28th, 2013 06:24 pm (UTC)
(Link)
"Какова может быть адаптивная роль"
Её может не быть

Теперь она <нулевая гипотеза> состоит в том, что по умолчанию любые изменения, которые фиксируются в эволюции, являются изменениями нейтральными, что какую-либо адаптационную ценность любых изменений следует доказывать. (c) http://lenta.ru/articles/2012/11/30/koonin/
[User Picture]
From:shkrobius
Date:November 28th, 2013 08:34 pm (UTC)
(Link)
Может не быть. А может и быть. Легче всего, конечно, не думать вообще.
From:Ilya Fomin
Date:November 28th, 2013 10:09 pm (UTC)
(Link)
Полностью согласен с ранее озвученными версиями о маскировке. Косвенно это подтверждается тем, что экскременты нередко белеют со временем, когда уже их производитель мог переместиться на значительное расстояние, и маскировка уже не так важна.
Что касается запаха. Поскольку большинство видов говен, по моему мнению, пахнет примерно одинаково, нет особого смысла скрывать запахи. Хотя это вопрос к специалистам.
[User Picture]
From:pauls
Date:November 29th, 2013 03:52 pm (UTC)
(Link)
Весьма сомнительно, что в данном вопросе цвета и адаптивности присутствовал высший промысел.

Скорей всего, просто "так получилось", т.к. у млекопитающих более длинный кишечник и более длительный цикл переваривания чем у рыб (биологи поправьте если не прав). Следовательно, окисление продукта происходит дольше, с вытекающими результами гиперокисления уробилиногена.

Например у младенцев, цвет вторичного продукта вообще грязно желтовато-зеленоватый - стало быть уробилиноген еще не успел окислиться до стеркобилина?

P.S. Хотя теория живописцев о смешении цветов выглядит интересно!



Edited at 2013-11-29 03:54 pm (UTC)
[User Picture]
From:skaamitofficial
Date:November 29th, 2013 06:11 pm (UTC)
(Link)
Ахаха... начальная строка меня заинтересовала, подумал что философское, но нет. Ну да вопрос в чём действительно интересен. И да здесь действительно много не состыковок. Но тема довольно необычная.
[User Picture]
From:alexeim
Date:December 8th, 2013 08:47 pm (UTC)
(Link)
Можно предложить версию, что какой-то метаболический энзим распознает и окисляет метиленовую группу в уробилиногене.
Стандартный подход - окислить, увеличить растворимость, экскретировать. То, что уробилиноген сам по себе растворим, не имеет значения. Так же как и то, что окисление создает хромофорную группу.
[User Picture]
From:shkrobius
Date:December 8th, 2013 09:04 pm (UTC)
(Link)
Окисление в почках производит организм, в кишечнике - симбиотические анаэробные бактерии, те это не может одна и та же оксигеназа. Нет, это не объяснение. Вовсе не все подряд окисляется, что м.б. окислено.
[User Picture]
From:freedom_of_sea
Date:December 11th, 2013 07:24 am (UTC)
(Link)
У птиц кал черный. Белое - это моча.
У насекомых тоже кал черный. У многих млекопитающих кал черный.
[User Picture]
From:shkrobius
Date:December 11th, 2013 07:37 am (UTC)
(Link)
И?

У одних людей кожа белая, а у других - черная. Тем не менее и тот, и другой цвет кожи носит адаптивный характер или, по крайней мере, это утверждается в мильоне книг. Из того, что у каких-то млекопитающих кал черный, а у других коричневый, не следует, что это неадаптивный признак. Если для Вас это не аргумент, ок, объясните почему моча у них у всех желтого цвета.
My Website Powered by LiveJournal.com