Regulatorni mehanizmi: što su i kako tjeraju tijelo da radi

Živa bića, i životinje i biljke, otvoreni su sustavi koji kontinuirano dobivaju hranjive sastojke i plinove iz okoliša i kontinuirano izlučuju otpadne tvari u našem okruženju. Ono što je za nas izmet, jer su drugi mikroorganizmi i beskralježnjaci sočne tvari koje postaju dio njihova tkiva (organska tvar), omogućujući tako nastavak ciklusa ugljika u trofičkim lancima ekosustavi.

Biti otvoren sustav neophodno je za preživljavanje: energija se niti stvara niti uništava, već samo transformira (prema zakonu o očuvanju energije) i, prema tome, moramo je dobiti iz okoliša kontinuirano. Međutim, to također ima nekoliko negativnih točaka, budući da stalno odvajamo toplinu u sredini, o čemu ovisimo naše okruženje za sve naše biološke zadatke i možemo se razboljeti i umrijeti kao izravna posljedica onoga što se događa u našem okoliš.

Da uvedete neki red u promjenjivi kaos koji je okoliš, naša tijela predstavljaju niz bioloških i / ili fizioloških regulatornih mehanizama održavati stabilno unutarnje stanje, nadoknađujući promjene koje se mogu dogoditi u okolišu. Da vidimo kako su.

• Povezani članak: "10 grana biologije: njihovi ciljevi i značajke"

Što je regulatorni mehanizam?

U biologiji, mehanizam je sustav s dijelovima koji uzročno djeluju, što dovodi do procesa koji imaju jedan ili više učinaka na okoliš, bio on unutarnji, vanjski ili oboje. Jedan mehanizam može biti proces koji dovodi do znoja ljudskog bića u vrućem trenutku (fiziologija), ali prirodni odabir ili genetski pomak također se smatraju mehanizmima, iako u ovom slučaju a evolucijski.

U svijetu regulatornih mehanizama od tada ništa nije crno ili bijelo biološki entiteti su izuzetno složena bića (višekomponentna), čiji su sustavi u kontinuiranoj interakciji i povratnoj sprezi. Osim njegove raznolikosti, u osnovnim mehanizmima živog bića mogu se razlikovati tri velike razine:

• Genetski mehanizmi: najniži u hijerarhiji. Funkcioniranje gena i njihova ekspresija je neophodno, ali oni odgovaraju bazalnom supstratu bilo kojeg sustava.
• Mehanizmi staničnog funkcioniranja: sljedeći je mehanizam koji se odnosi na stanicu, a time i na organe i tkiva u tijelu.
• Živčani i endokrini mehanizmi: oni su najnapredniji regulatorni mehanizmi na evolucijskoj ljestvici.

Sva živa bića imaju genetske mehanizme, jer po definiciji, stanica mora imati genom da bi se sam replicirala u budućim prilikama (čak i ako je to samo jedan kromosom, kao u bakterija). S druge strane, svako živo biće mora imati barem jedan stanični mehanizam regulacije, od osnovne jedinice života je stanica, iako ona čini čitav organizam (kao što je slučaj s bakterijama i arhejama).

Kao što možete zamisliti vrhunac fizioloških regulatornih mehanizama (žlijezde i neuroni, koji su dio endokrini, odnosno živčani sustav) ograničen je na životinje koje imaju najviše evolucije kompleks, budući da smo kralježnjaci, iako i druga živa bića imaju svoje vlastite živčane i endokrine vage.

U ovom trenutku treba napomenuti da regulatorni krugovi mogu predstavljati dva sustava povratnih informacija (povratne informacije): pozitivni i negativni. U sljedećim redovima ukratko objašnjavamo od čega se sastoje.

1. Negativne povratne informacije

Ovaj put, mehanizam regulacije nastoji održati parametar X pod nadzorom u vrlo specifičnom spektru, uvijek blizu vrijednosti X0, što je maksimalni optimum u određenom okruženju. Vrijednosti parametra X prikupljaju se iz okoline ili unutarnjeg okruženja informacijskim kanalima (kao što su termoreceptori i drugo skupine živaca), a informacije se dovode u središte mehanizma koji će na najbolji način generirati odgovore temeljene na okolišu moguće.

2. Pozitivna ocjena

U ovom se slučaju stvari mijenjaju. Cilj mehanizama regulacije pozitivnih povratnih informacija je dosegnu maksimalnu točku učinkovitosti parametra X, odstupajuću od vrijednosti X0, nakon što se postignu određeni uvjeti.

Iako se krećemo u prilično složenim konceptima, razliku između negativne i pozitivne povratne informacije vrlo je lako razumjeti: u prvom slučaju, Sustav reagira na smjer suprotan signalu, odnosno nastoji "stabilizirati" izlaz sustava tako da ostane u dobrom stanju. konstantno. S druge strane, u pozitivnim povratnim informacijama učinci ili izlazi sustava uzrokuju kumulativne učinke na ulazu. U potonjem slučaju to je sustav koji po definiciji predstavlja nestabilnu točku ravnoteže.

• Možda će vas zanimati: "Dvanaest sustava ljudskog tijela (i kako oni rade)"

Primjeri regulatornih mehanizama

Premjestili smo se između prilično eteričnih koncepata, pa bi bilo korisno malo objasniti što je regulatorni mehanizam s fiziološke točke gledišta. Recimo, na primjer, da želimo razumjeti kako se znojenje javlja kod ljudi. Samo naprijed.

Prije svega treba napomenuti da znojenje je regulatorni mehanizam koji modulira simpatički živčani sustav, a koji je odgovoran za mnoge nehotične funkcije kod ljudi. Naše hipotalamus sadrži neurone u prednjem i preoptičkom području specijalizirane za bilježenje promjena unutarnje temperature i aktivnosti moždane kore. Stoga, kada stignu informacije da postoji višak topline (bila ona unutarnja ili vanjska), hipotalamus šalje signal kroz kolinergična vlakna do ekrinih žlijezda po cijeloj koži tako da izlučuju znoj.

Znoj izlazi kroz pore koje spajaju ekrine žlijezde s kožom. Budući da tekućinama treba toplina da ispari (uostalom, toplina je energija), one "hvataju" ta prekomjerna temperatura tjelesne površine, zbog čega postaje naš opći sustav smiri se. Isparavanjem znoja odvodi se 27% tjelesne topline, pa ne čudi da se taj mehanizam aktivira u slučaju bilo kakvih fizičkih i / ili okolišnih varijacija..

U ovom smo slučaju na teoretskoj razini pred mehanizmom regulacije negativne povratne sprege. Interes organizma je održavati tjelesnu temperaturu (parametar X) u prikladnom rasponu što je bliže idealnoj, a to je između 36 i 37 stupnjeva. U ovom sustavu funkcionalni kompleks reagira obrnuto na vanjske podražaje.

Ako postanemo filozofski prirodni odabir ili genetski zanos možemo shvatiti i kao regulatorne mehanizme s evolucijskog gledišta. Prirodna selekcija vrši pritisak na otvoreni sustav koji je populacija, odabirući gene koji su dugoročno najkorisniji i zanemarujući one najmanje prilagodljive.

Na primjer, životinja vrste ptica koja se rodi (de novo mutacijom) duljim kljunom veći od ostalih, mogao bi imati veći objekt za lov na insekte među korama drveće. Kako ovo živo biće ima prednost nad ostatkom, moći će se više hraniti, više će rasti i, prema tome, bit će jače kada se natječe s ostatkom mužjaka za reprodukciju. Ako je osobina "velikog kljuna" nasljedna, za očekivati ​​je da će potomci te životinje biti održiviji od ostalih.

Tako bi se tijekom generacija osobina "velikog vrhunca" povećavala u populaciji, jer jednostavno oni koji je predstavljaju žive dulje i imaju više mogućnosti za razmnožavanje. Prirodna selekcija u ovom slučaju djeluje kao jasan mehanizam evolucijske regulacije, budući da udio gena u populaciji varira ovisno o nametanju okoliša.

• Možda će vas zanimati: "Teorija biološke evolucije: što je ona i što objašnjava"

Nastavi

Kao što ste mogli vidjeti, regulatorni mehanizmi u svijetu biologije daleko nadilaze termoregulaciju ili potrošnju energije. Od izražavanja gena do evolucije vrste, sve se može sažeti u pozitivnu ili negativnu povratnu informaciju kojom se želi postići maksimalna točka učinkovitosti, u jednom ili drugom trenutku. Na kraju je cilj postići maksimalnu unutarnju ravnotežu na svaki mogući način, uvijek uzimajući u obzir ekološka ograničenja.

Bibliografske reference:

• Bechtel, W. (2011). Mehanizam i biološko objašnjenje. Filozofija znanosti, 78 (4), 533-557.
• Brocklehurst, B. i McLauchlan, K. DO. (1996). Mehanizam slobodnih radikala za utjecaje elektromagnetskih polja okoliša na biološke sustave. Međunarodni časopis za radiološku biologiju, 69 (1), 3-24.
• Endler, J. DO. (2020). Prirodni odabir u divljini. (MPB-21), svezak 21. Princeton University Press.
• Gadgil, M. i Bossert, W. H. (1970). Životne povijesne posljedice prirodne selekcije. Američki prirodoslovac, 104 (935), 1-24.
• Godfrey-Smith, P. (2009). Darvinske populacije i prirodna selekcija. Oxford University Press.
• Hastings, J. W. i Sweeney, B. M. (1957). O mehanizmu neovisnosti temperature u biološkom satu. Zbornik Nacionalne akademije znanosti Sjedinjenih Američkih Država, 43 (9), 804.
• Lednev, V. V. (1991). Mogući mehanizam utjecaja slabih magnetskih polja na biološke sustave. Bioelektromagnetika, 12 (2), 71-75.
• Leigh Jr., E. G. (1970). Prirodni odabir i promjenljivost. Američki prirodoslovac, 104 (937), 301-305.
• Persson, B. N. J. (2003). O mehanizmu prianjanja u biološkim sustavima. Časopis za kemijsku fiziku, 118 (16), 7614-7621.
• Stolman, L. P. (2008). Hiperhidroza: medicinsko i kirurško liječenje. Eplastika, 8.