为什么蟒蛇能“结晶”排尿酸，人类却逃不过痛风？

编译：高杰

对于没养过爬行动物的人而言，

或许会对一个事实感到惊讶：

许多爬行动物的“尿液”

并非液态，

而是晶体形态。

近日，在一项发表于国际权威化学期刊《美国化学会杂志》的研究中，研究人员检测了球蟒、安哥拉蟒等20多种爬行动物的固态尿液，结果发现：所有样本中都含有由尿酸构成的微小球体。

这一发现有两大重要意义：一方面，它清晰揭示了爬行动物如何进化出以晶体形式安全储存并排出废物的独特机制；另一方面，也为人类治疗尿酸堆积引发的相关疾病（如肾结石、痛风）开辟了新的研究路径。

爬行动物如何用固态废物节水？还能同步控盐？

所有生物都需要排出代谢废物，爬行动物也不例外，但它们的排泄方式与人类差异显著，且藏着更精巧的“生存智慧”。

对人类而言，体内多余的氮元素（代谢废物的核心成分）会以尿素、尿酸、氨三种形式溶解在尿液中，通过排尿排出体外，这一过程需要消耗大量水分。而爬行动物与鸟类则采用截然不同的策略：它们会将这些含氮化合物转化为一种名为“尿酸盐”的固体物质，再通过一个名为“泄殖腔”的共用通道排出。

这种固态排泄方式，首先实现了“极致节水”——无需像人类那样消耗大量水分稀释废物，对常生活在沙漠、半干旱地区的爬行动物而言，是关乎生存的关键特征。

更重要的是，研究进一步揭示，尿酸-水合物纳米晶体还承担着更复杂的氮盐协同管理的功能——其特殊的晶体表面电荷结构能动态调节体内盐平衡：当爬行动物处于高盐环境（如盐碱地）时，纳米晶体可选择性吸附多余的钠离子、氯离子等，随固态排泄物一同排出，避免体内渗透压失衡；而在低盐环境中，晶体则会减少对盐分的吸附，有助于机体留存必需的电解质。这种“氮代谢与盐平衡同步调控”的功能，正是爬行动物能在多种极端环境中长期生存的生理基础。

球蟒尿酸盐是尿酸-水合物纳米晶体的微球

对人类有害，对蛇类却是常态

有趣的是，尽管尿液结晶有助于爬行动物生存，但相同过程在人类身上却可能引发严重健康问题。

当人体内尿酸水平过高时，多余的尿酸会从体液中析出，形成晶体：若沉积在关节处，会引发红肿、剧痛的痛风；若在尿路中聚集，则会形成肾结石，严重时甚至导致尿路堵塞、肾功能损伤。

为了弄清“爬行动物为何能安全排出尿酸晶体”这一核心问题，该研究通讯作者、美国乔治城大学化学系Jennifer Swift带领研究团队，收集并分析了20多种爬行动物的尿酸盐样本。

“我们开展这项研究的核心动力，就是想解开爬行动物安全排泄尿酸盐的机制。”Swift解释道，“希望这一机制能为人类尿酸相关疾病的预防与治疗，提供全新思路。”

微观球体里的巨大医学潜力

借助高倍显微镜，研究人员有了更细致的发现：以球蟒、安哥拉蟒、马达加斯加树蟒为代表的物种，其排出的尿酸盐并非杂乱的晶体，而是由直径1-10微米的微小纹理球体构成（1微米约为头发丝直径的1/60）。

随后的X射线分析，进一步揭开了这些微球的内部结构：它们其实是由更小的尿酸-水合物纳米晶体构成。

尿酸-水合物微球的溶解度和稳定性测试

研究团队还发现了一个关键细节：尿酸能将体内有毒的化合物“氨”，转化为更安全的固体形式，从而避免氨在体内积累对细胞造成的损害。这让他们推测，尿酸在人体内或许也能发挥类似的保护作用。

尽管目前还需要更多研究验证这些猜想，但现有发现已明确表明：爬行动物排泄物背后的化学机制，未来有望帮助科学家开发出更高效、安全的尿酸相关疾病治疗方案。

数据图及参考来源：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c10139

封面图：豆包AI

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