Szabályozási mechanizmusok: mik ezek és hogyan működtetik a testet

Az élőlények, mind az állatok, mind a növények, nyitott rendszerek, amelyek tápanyagokat és gázokat nyernek a környezetből, és a környezetünkben folyamatosan hulladékokat választanak ki. Mi számunkra ürülék, más mikroorganizmusok és gerinctelenek zamatos anyagok, amelyek részévé válnak szöveteik (szerves anyagok), ezáltal lehetővé téve a szén körforgásának folytatódását a trofikus láncokban ökoszisztémák.

Nyitott rendszernek lenni szükséges a túléléshez: az energia nem jön létre és nem semmisül meg, csak az átalakul (az energiatakarékossági törvény szerint), ezért meg kell szereznünk a környezetből folyamatosan. Ennek azonban több negatív pontja is van, mivel állandóan eloszlatjuk a hőt középen, attól függünk környezetünket minden biológiai feladatunk elvégzéséhez, és megbetegedhetünk és meghalhatunk annak következményeként, ami a mi életünkben történik környezet.

Rendet tenni a változó káoszban, ami a környezet, testünk egy sor biológiai és / vagy fiziológiai szabályozási mechanizmust mutat be

stabil belső állapot fenntartása érdekében, kompenzálva a környezetben bekövetkező változásokat. Nézzük meg, hogy vannak.

• Kapcsolódó cikk: "A biológia 10 ága: célkitűzéseik és jellemzőik"

Mi a szabályozási mechanizmus?

A biológiában egy mechanizmus az olyan rendszer, amelynek részei ok-okozati kapcsolatban állnak egymással, és amelyek olyan folyamatokat eredményeznek, amelyek egy vagy több hatással vannak a környezetre, legyen az belső, külső vagy mindkettő. Az egyik mechanizmus lehet az a folyamat, amely forró pillanatban az ember izzadásához vezet (fiziológia), de a természetes szelekciót vagy a genetikai sodródást is mechanizmusnak tekintik, bár ebben az esetben természetűek evolúciós.

A szabályozási mechanizmusok világában semmi sem fekete vagy fehér, mivel a biológiai entitások rendkívül összetett lények (többkomponensűek), amelyek rendszerei folyamatos kölcsönhatásban és visszacsatolásban vannak. Sokféleségén túl az élőlény mögöttes mechanizmusaiban három nagy szint különböztethető meg:

• Genetikai mechanizmusok: a hierarchiában a legalacsonyabb. A gének működése és expressziójuk elengedhetetlen, de bármely rendszer alapszubsztrátumának megfelelnek.
• A sejtszint működésének mechanizmusai: a következő mechanizmus az, amely a sejtet, tehát a test szerveit és szöveteit érinti.
• Ideges és endokrin mechanizmusok: ezek a legfejlettebb szabályozási mechanizmusok az evolúciós skálán.

Minden élőlénynek genetikai mechanizmusa van, mert definíció szerint egy sejtnek rendelkeznie kell egy genommal, hogy a későbbi alkalmakkor önmagát replikálja (még akkor is, ha csak egy kromoszóma, mint a baktériumoknál). Másrészt minden élőlénynek rendelkeznie kell legalább egy sejtszabályozási mechanizmussal, az alapegység óta az élet a sejt, bár ez alkotja az egész szervezetet (ahogy ez a baktériumok és az archeák esetében is van).

Ahogy el tudod képzelni a fiziológiai szabályozó mechanizmusok csúcsa (mirigyek és idegsejtek, amelyek a az endokrin és az idegrendszer) az evolúciós evolúció során leginkább az állatokra korlátozódik összetett, mivel gerincesek vagyunk, bár más élőlényeknek is megvannak a maguk idegi és endokrin skálája.

Ezen a ponton meg kell jegyezni, hogy a szabályozó áramkörök két visszacsatolási rendszert (visszacsatolást) tudnak bemutatni: pozitív és negatív. A következő sorokban röviden elmagyarázzuk, miből állnak.

1. Negatív visszajelzés

Ezúttal, a szabályozási mechanizmus arra törekszik, hogy az X paramétert egy nagyon specifikus spektrumban tartsa ellenőrzés alatt, mindig közel az X0 értékhez, amely egy adott környezetben a maximális optimum. Az X paraméter értékeit információs csatornákon (például termoreceptorokon és másokon keresztül) gyűjtik be a környezetből vagy a belső környezetből idegcsoportok), és az információ a mechanizmus középpontjába kerül, amely a legjobb módon generálja a környezeti válaszokat lehetséges.

2. Pozitív visszajelzést

Ebben az esetben a dolgok megváltoznak. A pozitív visszacsatolás-szabályozási mechanizmusok célja: elérje az X paraméter hatékonyságának maximális pontját, eltérve az X0 értéktől, ha bizonyos feltételek teljesülnek.

Bár meglehetősen összetett koncepciókban mozogunk, a negatív és a pozitív visszajelzés közötti különbség nagyon könnyen érthető: az első esetben a a rendszer reagál a jellel ellentétes irányra, vagyis hajlamos „stabilizálni” a rendszer kimenetét, hogy az jó állapotban maradjon. állandó. Másrészt pozitív visszacsatolás esetén a rendszer hatásai vagy kimenetei kumulatív hatásokat okoznak a bemeneten. Ez utóbbi esetben egy olyan rendszerről van szó, amely definíciója szerint instabil egyensúlyi pontot mutat be.

• Érdekelheti: "Az emberi test 12 rendszere (és hogyan működik)"

Példák a szabályozási mechanizmusokra

Meglehetősen éteri fogalmak között mozogtunk, ezért hasznos lesz egy kicsit példázni, hogy mi a szabályozási mechanizmus fiziológiai szempontból. Tegyük fel például, hogy meg akarjuk érteni, hogy az izzadás hogyan fordul elő az embereknél. Hajrá.

Először is meg kell jegyezni, hogy az izzadás a szimpatikus idegrendszer által modulált szabályozó mechanizmus, amely felelős az emberek sok önkéntelen működéséért. A mi hipotalamusz neuronokat tartalmaz az elülső és a preoptikus területen, amelyek a belső hőmérséklet változásainak és az agykéreg aktivitásának rögzítésére specializálódtak. Ezért amikor arra az információra érkezik, hogy túl sok hő van (legyen az belső vagy külső), a a hipotalamusz kolinerg szálakon keresztül juttatja el a jelet a bőr egészében levő eccrin mirigyekhez úgy, hogy izzadságot ürít.

A verejték azon pórusokon keresztül jön ki, amelyek összekapcsolják az eccrin mirigyeket a bőrrel. Mivel a folyadékoknak párologtatáshoz hőre van szükségük (elvégre a hő energia), "elkapják" ez a testfelszín felesleges hőmérséklete, amelynek hatására általános rendszerünk válik Nyugodj le. A verejték párolgása révén a test hőjének 27% -a elvezet, így nem meglepő, hogy ez a mechanizmus bármilyen fizikai és / vagy környezeti változás esetén aktiválódik..

Ebben az esetben elméleti szinten állunk a negatív visszacsatolás-szabályozási mechanizmus előtt. A szervezet érdeke, hogy a testhőmérsékletet (X paraméter) megfelelő tartományban tartsa, a lehető legközelebb az ideálishoz, amely 36 és 37 fok között van. Ebben a rendszerben a funkcionális komplex fordítottan reagál a külső ingerekre.

Ha filozófiaivá válunk magát a természetes szelekciót vagy a genetikai sodródást is elképzelhetjük szabályozó mechanizmusként evolúciós szempontból. A természetes szelekció nyomást gyakorol a nyílt rendszerre, amely egy populáció, kiválasztva azokat a géneket, amelyek hosszú távon a legelőnyösebbek, és figyelmen kívül hagyva a legkevésbé adaptívakat.

Például egy madárfaj olyan állata, amely (de novo mutációval) hosszabb csőrrel születik nagyobb, mint a többi, nagyobb lehetősége lehet rovarok vadászatára a fák. Mivel ennek az élőlénynek előnye van a többivel szemben, többet tud táplálkozni, növekedni fog, és ezért erősebb lesz, amikor versenyezni kell a többi hímmel a szaporodásért. Ha a "nagy csőr" tulajdonság örökölhető, akkor várható, hogy az állat utódai életképesebbek lesznek, mint a többi.

Így a generációk során a „nagy csúcs” tulajdonság növekedne a népességben, mivel egyszerűen azok, akik ezt bemutatják, tovább élnek, és több lehetőségük van a szaporodásra. A természetes szelekció ebben az esetben egyértelmű evolúciós szabályozási mechanizmusként működik, mivel a populációban a gének aránya a környezet kényszerétől függ.

• Érdekelheti: "A biológiai evolúció elmélete: mi ez és mit magyaráz"

Önéletrajz

Amint már láthattátok, a szabályozási mechanizmusok a biológia világában messze túlmutatnak a hőszabályozáson vagy az energiafogyasztáson. A gének kifejeződésétől a fajok evolúciójáig mindent összefoglalhatunk pozitív vagy negatív visszacsatolásként, amely a hatékonyság maximális pontjára törekszik, egyik vagy másik ponton. Végül a cél a maximális belső egyensúly elérése minden lehetséges módon, mindig figyelembe véve a környezeti korlátokat.

Bibliográfiai hivatkozások:

• Bechtel, W. (2011). Mechanizmus és biológiai magyarázat. Tudományfilozófia, 78 (4), 533-557.
• Brocklehurst, B., és McLauchlan, K. NAK NEK. (1996). Szabadgyökök mechanizmusa a környezeti elektromágneses mezők biológiai rendszerekre gyakorolt ​​hatásaira. Nemzetközi sugárbiológiai folyóirat, 69 (1), 3-24.
• Endler, J. NAK NEK. (2020). Természetes szelekció a vadonban. (MPB-21), 21. kötet. Princeton University Press.
• Gadgil, M., és Bossert, W. H. (1970). A természetes szelekció élettörténeti következményei. Az amerikai természettudós, 104 (935), 1-24.
• Godfrey-Smith, P. (2009). Darwini populációk és természetes szelekció. Oxford University Press.
• Hastings, J. W. és Sweeney, B. M. (1957). A hőmérséklet-függetlenség mechanizmusáról egy biológiai órában. Az Amerikai Egyesült Államok Nemzeti Tudományos Akadémiájának közleményei, 434. (9), 804. o.
• Lednev, V. V. (1991). A gyenge mágneses mezők biológiai rendszerekre gyakorolt ​​hatásának lehetséges mechanizmusa. Bioelektromágnes, 12 (2), 71-75.
• Leigh Jr, E. G. (1970). Természetes szelekció és mutabilitás. Az amerikai természettudós, 104 (937), 301-305.
• Persson, B. N. J. (2003). A biológiai rendszerek adhéziós mechanizmusáról. A Journal of Chemical Physics, 118 (16), 7614-7621.
• Stolman, L. P. (2008). Hyperhidrosis: orvosi és műtéti kezelés. Eplasty, 8.