Reguleerivad mehhanismid: mis need on ja kuidas nad keha tööle panevad

Elusolendid, nii loomad kui ka taimed, on avatud süsteemid, mis hangivad keskkonnast toitaineid ja gaase ning eritavad meie keskkonnas pidevalt jääkaineid. Mis meie jaoks on väljaheited, teiste mikroorganismide ja selgrootud on mahlakad ained, mille osaks saavad nende koed (orgaaniline aine), võimaldades seeläbi süsinikuringe jätkumist BSA troofilistes ahelates ökosüsteemid.

Avatud süsteemiks olemine on ellujäämiseks vajalik: energiat ei looda ega hävitata, see on ainult muundub (vastavalt energiasäästu seadusele) ja seetõttu peame selle hankima keskkonnast pidevalt. Kuid sellel on ka mitu negatiivset punkti, kuna me hajutame pidevalt soojust keskelt, sõltume sellest meie keskkond kõigi meie bioloogiliste ülesannete täitmiseks ning me võime haigestuda ja surra meie elus toimuva otsese tagajärjena keskkond.

Keskkonnas muutuvas kaoses teatud korra seadmiseks meie kehad esitavad rea bioloogilisi ja / või füsioloogilisi reguleerivaid mehhanisme stabiilse sisemise seisundi säilitamiseks, kompenseerides keskkonnas esineda võivaid muutusi. Vaatame, kuidas neil on.

• Seotud artikkel: "Bioloogia kümme haru: nende eesmärgid ja omadused"

Mis on reguleeriv mehhanism?

Bioloogias on mehhanism on süsteem, mille osad mõjutavad omavahel põhjuslikku vastastikust mõju, põhjustades protsesse, millel on üks või mitu mõju keskkonnale, olgu see siis sisemine, väline või mõlemad. Üks mehhanism võib olla protsess, mis viib inimese higi kuumal hetkel (füsioloogia), kuid loomulikku valikut või geneetilist triivi peetakse ka mehhanismideks, ehkki antud juhul on see iseloom evolutsiooniline.

Regulatiivsete mehhanismide maailmas pole miski must ega valge, kuna Bioloogilised üksused on äärmiselt keerukad olendid (mitmekomponentsed), kelle süsteemid on pidevas koostoimes ja tagasisides. Peale selle mitmekesisuse saab elusolendi alusmehhanismides eristada kolme suurt taset:

• Geneetilised mehhanismid: hierarhias madalaim. Geenide toimimine ja nende avaldumine on hädavajalik, kuid need vastavad mis tahes süsteemi põhisubstraadile.
• Rakkude toimimise mehhanismid: järgmine mehhanism on see, mis puudutab rakku ja seega ka keha organeid ja kudesid.
• Närvilised ja endokriinsed mehhanismid: need on evolutsiooniliselt kõige arenenumad reguleerivad mehhanismid.

Kõigil elusolenditel on geneetilised mehhanismid, sest definitsiooni järgi peab rakul olema genoom, et seda tulevikus paljuneda (isegi kui see on ainult üks kromosoom, nagu bakterites). Teiselt poolt peab igal elusolendil olema põhiüksusest alates vähemalt üks raku reguleerimise mehhanism elust on rakk, kuigi see moodustab kogu organismi (nagu näiteks bakterite ja arheede puhul).

Nagu võite ette kujutada füsioloogiliste reguleerivate mehhanismide tipp (näärmed ja neuronid, mis on osa endokriinsed ja närvisüsteemid) on piiratud evolutsiooniliselt kõige loomadega keeruline, kuna oleme selgroogsed, kuigi ka teistel elusolenditel on oma närvisüsteemi ja endokriinsed skaalad.

Siinkohal tuleb märkida, et regulatiivsed ahelad võivad esitada kaks tagasiside süsteemi (tagasisidet): positiivsed ja negatiivsed. Järgmistes ridades selgitame lühidalt, millest need koosnevad.

1. Negatiivne tagasiside

Seekord, reguleerimismehhanism püüab hoida parameetrit X kontrolli all väga spetsiifilises spektris, alati väärtusele X0 lähedal, mis on maksimaalne optimum konkreetses keskkonnas. Parameetri X väärtused kogutakse keskkonnast või sisekeskkonnast infokanalite kaudu (näiteks termoretseptorid ja muud) närvirühmad) ja teave viiakse mehhanismi keskmesse, mis tekitab keskkonnas parimal viisil vastuseid võimalik.

2. Positiivne tagasiside

Sel juhul asjad muutuvad. Positiivse tagasiside reguleerimise mehhanismide eesmärk on parameetri X maksimaalse efektiivsuspunkti, mis on kõrvale kaldunud väärtusest X0, kui teatud tingimused on saavutatud.

Kuigi me liigume üsna keerulistes kontseptsioonides, on negatiivse ja positiivse tagasiside erinevust väga lihtne mõista: esimesel juhul Süsteem reageerib signaalile vastupidises suunas, st kipub süsteemi väljundit “stabiliseerima”, nii et see jääb heas seisukorras. pidev. Teisest küljest põhjustavad positiivse tagasiside korral süsteemi mõjud või väljundid sisendil kumulatiivseid mõjusid. Viimasel juhul on see süsteem, mis definitsiooni järgi esitab ebastabiilse tasakaalupunkti.

• Teile võivad huvi pakkuda: "Inimkeha 12 süsteemi (ja kuidas need töötavad)"

Reguleerivate mehhanismide näited

Oleme liikunud üsna eeterlike mõistete vahel, seega on kasulik veidi illustreerida, mis on regulatiivne mehhanism füsioloogilisest seisukohast. Oletame näiteks, et tahame mõista, kuidas higistamine inimestel toimub. Tee seda.

Kõigepealt tuleb märkida, et higistamine on sümpaatilise närvisüsteemi poolt moduleeritud reguleeriv mehhanism, mis vastutab inimeste paljude tahtmatute funktsioonide eest. Meie hüpotalamus see sisaldab esi- ja eeloptilise piirkonna neuroneid, mis on spetsialiseerunud sisetemperatuuri ja ajukoore aktiivsuse muutuste registreerimisele. Seega, kui saabub teave selle kohta, et soojust on liiga palju (olgu see siis sisemine või väline), hüpotalamus saadab signaali kolinergiliste kiudude kaudu kogu naha ekriinsetele näärmetele nii, et eritavad higi.

Higi väljub pooride kaudu, mis ühendavad ekriinseid näärmeid nahaga. Kuna vedelikud vajavad aurustamiseks soojust (lõppude lõpuks on soojus energia), siis nad "püüavad" kinni see liigne kehapinna temperatuur, mis põhjustab meie üldise süsteemi muutumise rahune maha. Higi aurustumise kaudu hajub 27% kehasoojusest, mistõttu pole üllatav, et see mehhanism aktiveerub mis tahes füüsilise ja / või keskkonnamuutuse korral..

Sel juhul oleme enne negatiivse tagasiside reguleerimise mehhanismi teoreetilisel tasemel. Organismi huvi on hoida kehatemperatuuri (parameeter X) sobivas vahemikus ideaalile võimalikult lähedal, mis jääb vahemikku 36–37 kraadi. Selles süsteemis reageerib funktsionaalne kompleks pöördvõrdeliselt välistele stiimulitele.

Kui saame filosoofiliseks regulatiivsete mehhanismidena võime ette kujutada ka looduslikku valikut või geneetilist triivi evolutsioonilisest vaatenurgast. Looduslik valik avaldab survet avatud süsteemile, mis on populatsioon, valides geenid, mis on pikas perspektiivis kõige kasulikumad, ja eirates kõige vähem adaptiivseid geene.

Näiteks linnuliigi loom, kes on sündinud (de novo mutatsiooni abil) pikema nokaga suurem kui ülejäänud, võiks sellel olla suurem võimalus putukate küttimiseks puud. Kuna sellel elusolendil on ülejäänute ees eelis, saab ta rohkem toita, kasvab veelgi ja seetõttu on ta tugevam, kui võistelda teiste isastega paljunemise nimel. Kui „suure noka” omadus on päritav, siis võib eeldada, et selle looma järglased on elujõulisemad kui ülejäänud.

Seega põlvkondade jooksul suureneks „suure tipu” omadus elanikkonnas, kuna lihtsalt need, kes seda esitavad, elavad kauem ja neil on rohkem võimalusi paljunemiseks. Looduslik valik toimib sel juhul selge evolutsioonilise reguleerimise mehhanismina, kuna geenide osakaal populatsioonis varieerub vastavalt keskkonna pealesurumisele.

• Teile võivad huvi pakkuda: "Bioloogilise evolutsiooni teooria: mis see on ja mida see seletab"

Jätka

Nagu te võisite näha, lähevad regulatsioonimehhanismid bioloogiamaailmas kaugelt üle termoregulatsiooni või energiatarbimise. Alates geenide avaldumisest kuni liikide arenguni võib kõik kokku võtta positiivse või negatiivse tagasisidena, mis püüab jõuda maksimaalse tõhususeni, ühel või teisel hetkel. Lõppkokkuvõttes on eesmärk saavutada maksimaalne sisemine tasakaal igal võimalikul viisil, võttes alati arvesse keskkonnapiiranguid.

Bibliograafilised viited:

• Bechtel, W. (2011). Mehhanism ja bioloogiline seletus. Teadusfilosoofia, 78 (4), 533-557.
• Brocklehurst, B., ja McLauchlan, K. TO. (1996). Vabade radikaalide mehhanism keskkonna elektromagnetväljade mõju kohta bioloogilistele süsteemidele. Rahvusvaheline kiirgusbioloogia ajakiri, 69 (1), 3–24.
• Endler, J. TO. (2020). Looduslik valik looduses. (MPB-21), 21. köide. Princetoni ülikooli kirjastus.
• Gadgil, M., ja Bossert, W. H. (1970). Loodusliku valiku eluloolised tagajärjed. Ameerika loodusteadlane, 104 (935), 1–24.
• Godfrey-Smith, P. (2009). Darwini populatsioonid ja looduslik valik. Oxfordi ülikooli kirjastus.
• Hastings, J. W., & Sweeney, B. M. (1957). Temperatuuri sõltumatuse mehhanismist bioloogilises kellas. Ameerika Ühendriikide Riikliku Teaduste Akadeemia toimetised, 43 (9), 804.
• Lednev, V. V. (1991). Võimalik mehhanism nõrkade magnetväljade mõjutamiseks bioloogilistele süsteemidele. Bioelektromagnetika, 12 (2), 71-75.
• Leigh Jr, E. G. (1970). Looduslik valik ja muutlikkus. Ameerika loodusteadlane, 104 (937), 301–305.
• Persson, B. N. J. (2003). Haardumismehhanism bioloogilistes süsteemides. Keemilise füüsika ajakiri, 118 (16), 7614-7621.
• Stolman, L. P. (2008). Hüperhidroos: meditsiiniline ja kirurgiline ravi. Eplasty, 8.