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。

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。

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。”

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