Homeostazė - tai gebėjimas išlaikyti gana stabilią vidinę būseną, kuri išlieka nepaisant pokyčių išoriniame pasaulyje. Visi gyvi organizmai, nuo augalų iki šuniukų iki žmonių, turi sureguliuoti savo vidinę aplinką, kad galėtų perdirbti energiją ir galiausiai išgyventi. Pavyzdžiui, jei padidėja kraujospūdis ar sumažėja kūno temperatūra, jūsų organų sistemos gali sunkiai atlikti savo darbą ir ilgainiui sugesti.
Kodėl homeostazė yra svarbi
Fiziologas Walteris Cannonas 1920 m. Sukūrė „homeostazės“ sąvoką, pratęsdamas ankstesnį vėlyvojo fiziologo Claude'o Bernardo darbą. 1870 m. Bernardas aprašė, kaip sudėtingi organizmai turi išlaikyti pusiausvyrą savo vidinėje aplinkoje, arba „milieu intérieur“.,"Siekdamas gyventi" laisvą ir savarankišką gyvenimą "anapusiniame pasaulyje. Cannon pagerbė šią sąvoką ir savo knygoje" Kūno išmintis "(The British Medical Journal, 1932) pristatė homeostazę populiariajai auditorijai.
Pagrindinis Cannon homeostazės apibrėžimas, laikomas pagrindiniu fiziologijos principu, tebegalioja. Šis terminas kilęs iš graikų šaknų, reiškiančių „panašią“ ir „stabilumo būseną“. Priešdėlis „homeo“ pabrėžia, kad homeostazė neveikia kaip termostatas ar pastovaus greičio palaikymo sistema automobilyje, pritvirtinta vienoje tiksliai temperatūroje ar greičiu. Kaip teigiama žurnale „Apetitas“, homeostazė turi svarbius fiziologinius veiksnius, kurie neviršija priimtinų verčių.
Žmogaus kūnas, pavyzdžiui, reguliuoja savo vidines vandenilio, kalcio, kalio ir natrio dalelių koncentracijas, kuriomis ląstelės remiasi norėdami normaliai funkcionuoti. Homeostatiniai procesai taip pat palaiko vandens, deguonies, pH ir cukraus kiekį kraujyje, taip pat pagrindinę kūno temperatūrą, teigiama 2015 m. Apžvalgoje „Advances in Physiology Education“.
Sveikų organizmų organizme homeostatiniai procesai vyksta nuolat ir automatiškai, teigia „American American“. Kelios sistemos dažnai veikia kartu, kad stabiliai palaikytų vieną fiziologinį veiksnį, pavyzdžiui, kūno temperatūrą. Jei šios priemonės sulūžta ar nepavyksta, organizmas gali pasiduoti ligai ar net mirti.
Kaip palaikoma homeostazė
Daugelis homeostatinių sistemų klausosi, ar organizmas siunčia nerimo signalus, kad žinotų, kada pagrindiniai kintamieji nepatenka į atitinkamą diapazoną. Nervų sistema nustato šiuos nukrypimus ir praneša apie tai kontrolės centrui, dažnai įsikūrusiam smegenyse. Tada valdymo centras nukreipia raumenis, organus ir liaukas, kad pakoreguotų trikdžius. Pagal internetinį anatomijos ir fiziologijos vadovėlį nuolatinis trikdžių ir prisitaikymo ciklas yra žinomas kaip „neigiami atsiliepimai“.
Pvz., Žmogaus kūnas palaiko maždaug 98,6 laipsnių Farenheito (37 laipsnių Celsijaus) temperatūrą. Kai perkaista, termosensoriai odoje ir smegenyse skamba pavojaus signalu, inicijuodami grandininę reakciją, kuri nukreipia kūną prakaitu ir pleiskanojimu. Atšaldytas kūnas reaguoja drebuliu ir sumažina odos kraujotaką. Remiantis dviem NIH finansuojamais tyrimais, taip pat, padidėjus natrio kiekiui, organizmas praneša inkstams, kad jie tausoja vandenį ir šalina druskos perteklių koncentruotame šlapime.
Gyvūnai taip pat pakoreguos savo elgesį reaguodami į neigiamus atsiliepimus. Pvz., Perkaitę galime nusimesti drabužių sluoksnį, pereiti į šešėlį ar išgerti šaltą stiklinę vandens.
Šiuolaikiniai homeostazės modeliai
Neigiamų atsiliepimų koncepcija atsirado 1920 m. Cannon aprašyta homeostazė ir tai buvo pirmasis homeostazės veikimo paaiškinimas. Tačiau pastaraisiais dešimtmečiais daugelis mokslininkų teigia, kad organizmai sugeba numatyti galimus homeostazės sutrikimus, užuot tik reagavę į juos po fakto.
Šis alternatyvus homeostazės modelis, žinomas kaip aliostazė, reiškia, kad idealus tam tikro kintamojo taškas gali pasislinkti reaguojant į laikinus aplinkos pokyčius, teigiama 2015 m. Straipsnyje „Psychological Review“. Taškas gali pasislinkti veikiant cirkadiniams ritmams, mėnesinių ciklams ar dienos kūno temperatūros svyravimams. Nurodyti taškai taip pat gali keistis reaguojant į fiziologinius reiškinius, tokius kaip karščiavimas, arba siekiant kompensuoti kelis homeostatinius procesus, vykstančius tuo pačiu metu, teigiama 2015 m. Apžvalgoje „Advances in Physiology Education“.
„Patys nustatyti taškai nėra fiksuoti, tačiau gali parodyti adaptyvų plastiškumą“, - teigė Misaso Montanos universiteto biologas Artas Woodsas. "Šis modelis leidžia numatyti atsakymus į artėjančius galimus trikdžius, kad būtų galima nustatyti taškus."
Pavyzdžiui, laukdamas valgio, organizmas išskiria papildomą insuliną, ghreliną ir kitus hormonus, teigiama 2007 m. Apžvalgoje „Apetitas“. Ši prevencinė priemonė paruošia organizmą nuo gaunamų kalorijų potvynio, užuot imtyniaudama siekdama kontroliuoti cukraus kiekį kraujyje ir energijos atsargas.
Galimybė perkelti nustatytus taškus leidžia gyvūnams prisitaikyti prie trumpalaikių stresinių veiksnių, tačiau jiems gali nepavykti susidurti su ilgalaikiais iššūkiais, tokiais kaip klimato pokyčiai.
„Aktyvavus homeostatinį reagavimo sistemas, gali būti gerai ir trumpą laiką“, - teigė Woodsas. Bet jie nėra skirti ilgai tarnauti. "Homeostatinės sistemos gali katastrofiškai sugesti, jei jos bus perkeltos per toli; taigi, nors sistemos gali būti pajėgios susidoroti su trumpalaikiu nauju klimatu, jos gali nesugebėti susidoroti su didesniais pokyčiais ilgesnį laiką."
Informacijos srautas
Homeostatinės sistemos pirmiausia galėjo išsivystyti tam, kad padėtų organizmams palaikyti optimalią funkciją įvairiose aplinkose ir situacijose. Tačiau, remiantis 2013 m. Esė žurnale „Trends in Ecology & Evolution“, kai kurie mokslininkai teorizuoja, kad homeostazė pirmiausia suteikia „ramų foną“ ląstelėms, audiniams ir organams, kad jie galėtų susisiekti vieni su kitais. Teorijoje teigiama, kad homeostazė palengvina organizmų svarbios informacijos ištraukimą iš aplinkos ir signalų judėjimą tarp kūno dalių.
Nepaisant evoliucinio tikslo, homeostazė beveik šimtmetį formavo gyvybės mokslų tyrimus. Nors homeostatiniai procesai dažniausiai aptariami gyvūnų fiziologijos kontekste, jie taip pat suteikia galimybę augalams valdyti energijos atsargas, maitinti ląsteles ir reaguoti į aplinkos iššūkius. Be biologijos, socialiniai mokslai, kibernetika, kompiuterių mokslas ir inžinerija naudoja homeostazę kaip pagrindą suprasti, kaip žmonės ir mašinos palaiko stabilumą nepaisant sutrikimų.
Papildomas ršaltiniai:
