ในเซลล์หรือร่างกายของสิ่งมีชีวิตมีปฏิกิริยามากมาย ปฏิกิริยาดังกล่าวเรียกว่า เมแทบอลิซึม ผลของกระบวนการเมแทบอลิซึมได้ผลิตภัณฑ์หลายชนิดที่มีประโยชน์ต่อเซลล์ และบางชนิดที่เซลล์ไม่ต้องการเกิดเป็นของเสีย (metabolic waste) ร่างกายก็จำเป็นต้องกำจัดออก หรือเปลี่ยนเป็นสารที่มีอันตรายน้อยกว่า แล้วกำจัดออกนอกร่างกายภายหลัง ได้แก่  คาร์บอนไดออกไซด์ สารประกอบไนโตรเจน และน้ำ โดยการกำจัดของเสียที่เกิดจากเมแทบอลิซึม เรียกว่า การขับถ่าย (excretion) 

ของเสียที่เกิดจากเมแทบอลิซึม

1. ของเสียที่มีธาตุไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบ (nitrogenous wastes) เกิดจากการสลายสารโปรตีนและกรดนิวคลีอิก ประกอบด้วย

          1.1 แอมโมเนีย (ammonia; NH3) ซึ่งมีความเป็นพิษสูง มีคุณสมบัติละลายน้ำได้ดี จะกำจัดออกในรูปของแอมโมเนียมไอออน (NH4+) การกำจัดต้องใช้น้ำปริมาณมาก พบในสัตว์น้ำทั้งหมดและปลาส่วนใหญ่ สิ่งมีชีวิตบางชนิดสามารถเปลี่ยนแอมโมเนียให้อยู่ในสภาพที่เป็นพิษน้อยลง เช่น ยูเรีย (urea) หรือกรดยูริก (uric acid)

           1.2 ยูเรีย (urea) มีความเป็นพิษน้อยกว่าแอมโมเนีย ละลายน้ำได้ กำจัดออกในรูปของสารละลาย เป็นของเสียที่ถูกขับออกมาจากสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนม สัตว์สะเทินน้ำสะเทินบก ฉลาม และปลากระดูกแข็งบางชนิด

          1.3 กรดยูริก (uric acid) การกำจัดออกนอกร่างกายมีการสูญเสียน้ำน้อยที่สุด เนื่องจากกรดยูริกเป็นสารที่ละลายน้ำได้น้อย และก่อนการกำจัดออกร่างกายสามารถดูดน้ำกลับคืนได้เกือบหมด โดยขับถ่ายออกมาปนกับอุจจาระในลักษณะครึ่งแข็งครึ่งเหลว (semisolid) พบในสัตว์พวก แมลง นก สัตว์เลื้อยคลาน และหอยที่อาศัยอยู่บนบก

2. แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์

3. ไฮโดรเจน เกลือแร่ และน้ำ ที่มากเกินความต้องการของร่างกาย

การขับถ่ายของสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว

โพรทิสต์ (protist) เป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว เช่น พารามีเซียม อะมีบา ยูกลีนา ส่วนใหญ่อาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่เป็นน้ำ ของเสียที่เกิดขึ้นได้แก่ แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ และแอมโมเนีย จะแพร่ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ออกสุ่สิ่งแวดล้อม โพรทิสต์บางชนิดที่อาศัยอยู่ในน้ำจืด เช่น อะมีบา และพารามีเซียม ซึ่งสิ่งแวดล้อมภายนอกมีความเข้มข้นน้อยกว่าไซโทพลาซึม ทําให้น้ำออสโมซิสผ่านเข้าสุ่ในเซลล์ได้ตลอดเวลา สิ่งมีชีวิตพวกนี้จะมีคอนแทร็กไทล์แวคิวโอล (ccontractile vacuole) เพื่อทำหน้าที่รักษาสมดุลของน้ำ และของเสียส่วนใหญ่จึงขับถ่ายปนออกมากับน้ำ

การขับถ่ายของสัตว์

1. การขับถ่ายของสัตว์ที่ไม่มีกระดูกสันหลัง (invertebrate excretion) 

          1.1 ฟองน้ำ (sponges) ไม่มีอวัยวะในการขับถ่ายของเสีย แต่ละเซลล์สัมผัสกับน้ำโดยตรง ใช้วิธีการกำจัดของเสียด้วยการแพร่ (diffusion) ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ (cell membrane)
          1.2 ไฮดรา (hydra) ไม่มีอวัยวะในการขับถ่าย แต่กำจัดแก๊สและของเสียพวกแอมโมเนียโดยวิธีการแพร่ (diffusion) ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ (cell membrane)
          1.3 หนอนตัวแบน (flat worms) เป็นสัตว์ไฟลัมแรกที่มีระบบขับถ่าย เรียกว่า โพรโทเนฟริเดีย (protonephridia) ประกอบด้วยท่อตามยาวกระจายอยู่ด้านข้างตลอดความยาวของลำตัว ที่ปลายท่อมีเฟลมเซลล์ (flame cell หรือ เซลล์เปลวไฟ) ซิเลียจะโบกพัดน้ำและของเสียจากเฟลมเซลล์ให้ไหลออกมาตามท่อรับของเหลว และออกภายนอกทางช่องขับถ่ายที่ผนังลำตัว
          1.4 หนอนปล้อง (annelid) เช่น ไส้เดือนดิน มีลำตัวแบ่งเป็นข้อปล้อง แต่ละปล้องจะมีอวัยวะขับถ่าย เรียกว่า เนฟริเดียม (nephridium) ปล้องละ 1 คู่

เนฟริเดียมประกอบด้วย 3 ส่วน คือ ส่วนที่มีลักษณะเหมือนปากแตร ภายในมีซิเลียล้อมรอบทำหน้าที่รับของเหลวจากช่องลำตัว เรียกว่า เนโฟรสโตม (nephrostomy) ส่วนที่เป็นท่อยาว (nephridial tubule) ขดไปมามีเส้นเลือดพันรอบท่อนี้ เพื่อดูดน้ำและของเหลวที่มีประโยชน์กลับนำไปใช้ประโยชน์อีกครั้ง ตอนปลายของท่อพองขยายออกเป็นถุง (bladder) และเนฟริดิโอพอร์ (nephridiopore) เป็นปลายของท่อเปิดออกสู่ภายนอกทางผิวหนัง

          1.5 อาร์โทรพอด (arthropod) พวกแมลงมีอวัยวะขับถ่ายเรียกว่า ท่อมัลพิเกียน (malpighian tubule) มีลักษณะคล้ายถุงยื่นออกมาจากทางเดินอาหาร ตรงบริเวณรอยต่อของทางเดินอาหารส่วนกลางและท้าย ปลายของท่อมัลพิเกียนจะลอยอยู่ในช่องของลำตัว ของเสีย น้ำ และสารต่างๆ จะถูกลำเลียงเข้าสู่ท่อมัลพิเกียนผ่านไปตามทางเดินอาหาร และมีกลุ่มเซลล์บริเวณไส้ตรงทำหน้าที่ดูดน้ำ และสารที่มีประโยชน์กลับเข้าสู่ระบบหมุนเวียนเลือด ส่วนของเสียพวกสารประกอบไนโตรเจนจะเปลี่ยนเป็นผลึกกรดยูริก เพื่อขับออกจากร่างกายพร้อมกับกากอาหาร
          1.6 ครัสเตเซียน (crustacean) พวกกุ้งมีอวัยวะขับถ่าย เรียกว่า ต่อมเขียว (green gland) หรือ ต่อมแอนเทนนัล (antennal gland) จำนวน 1 คู่ ที่บริเวณฐานของหนวด โดยทำหน้าที่กรองของเสียสารประกอบพวกไนโตรเจน ของเสียผ่านไปตามท่อและตอนปลายของท่อพองออกเป็นถุง (bladder) ก่อนปล่อยออกนอกร่างกายทางรูขับถ่าย (excretory pore)

2. การขับถ่ายของสัตว์ที่มีกระดูกสันหลัง (Vertebrate excretion)

          2.1 ปลา มีอวัยวะขับถ่ายประกอบด้วยไต 1 คู่ อยู่ภายในช่องท้องติดกับกระดูกสันหลังไต ทำหน้าที่กำจัดของเสียยูเรียและของเสียอื่นๆ ออกจากเลือด ของเสียจะผ่านท่อไต (ureter) ไปยังกระเพาะปัสสาวะ (urinary bladder) และเปิดออกทาง urogenital opening 
          2.2 สัตว์สะเทินน้ำสะเทินบก (amphibian) เช่น กบ อวัยวะขับถ่ายประกอบด้วยไต 1 คู่ ไตแต่ละข้างจะมีท่อไต (urinary duct หรือ ureter) นำน้ำปัสสาวะไปเปิดเข้าโคลเอกา (cloaca) ทางด้านหลัง ทางด้านท้องของโคลเอกามีถุงผนังบางปลายหยักติดอยู่ คือ กระเพาะปัสสาวะ (urinary bladder) ของเสียที่เข้าสู่โคลเอกาจะถูกขับออกทันที หรือนำมาเก็บที่กระเพาะปัสสาวะ
          2.3 สัตว์เลื้อยคลานและสัตว์ปีก (reptile and Aves) มีไต (kidney) เป็นอวัยวะขับถ่าย สุดท้ายจะขับถ่ายออกทางช่องเปิดของโคลเอกา (cloaca opening) อวัยวะขับถ่ายสามารถเปลี่ยนของเสียประเภทแอมโมเนียให้กลายเป็นกรดยูริก (uric acid) ซึ่งไม่เป็นพิษ ดังนั้น น้ำปัสสาวะของสัตว์พวกนี้จะอยู่ในลักษณะกึ่งแข็งกึ่งเหลว (semisolid) กรดยูริกที่มายังโคลเอกาจะตกตะกอนเป็นผลึกสีขาวรวมตัวกับอุจจาระ ช่วงที่เป็นเอ็มบริโอกรดยูริกจะเก็บสะสมไว้ในถุงแอลแลนทอยด์ (allantois)
          2.4 สัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนม (mammal) อวัยวะขับถ่ายประกอบด้วยไต 1 คู่ โครงสร้างของไตประกอบด้วยเนื้อเยื่อชั้นนอก คือ คอร์เทกซ์ (cortex) และเยื่อชั้นใน คือ เมดัลลา (medulla) ในเนื้อเยื่อของไตมีหน่วยไต (nephron) เป็นจำนวนมาก ทำหน้าที่สร้างน้ำปัสสาวะและลำเลียงไปตามท่อไต (ureter) และเก็บไว้ที่กระเพาะปัสสาวะ (urinary bladder) ก่อนจะขับถ่ายออกนอกร่างกายทางท่อปัสสาวะ (urethra)

สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมจะขับถ่ายของเสียซึ่งเป็นสารประกอบไนโตรเจนในสภาพยูเรีย ดังนั้นจะมีลักษณะต่อไปนี้

                    - ต้องการน้ำในการขับถ่ายยูเรียมากกว่าที่ใช้ในการขับถ่ายกรดยูริก 
                    - มีหลอดเลือดมายังโกลเมอรูลัสมาก 
                    - ถึงแม้ว่าไตของคนจะดูดน้ำกลับคืนได้มากสุด แต่ในวันหนึ่งๆ คนเราต้องถ่ายปัสสาวะเพื่อกำจัดยูเรีย
                    - ไตของหนูทะเลทรายบางชนิด เช่น หนูทะเลทราย (kangaroo rat) สามารถขับถ่ายยูเรียที่มีความเข้มข้นมากกว่าเลือดได้ถึง 17 เท่า

พัดชา วิจิตรวงศ์