Mekanisme pengaturan: apa itu dan bagaimana mereka membuat tubuh bekerja

Makhluk hidup, baik hewan maupun tumbuhan, adalah sistem terbuka yang memperoleh nutrisi dan gas dari lingkungan dan mengeluarkan zat limbah di lingkungan kita secara terus menerus. Apa bagi kita adalah kotoran, untuk mikroorganisme dan invertebrata lain adalah zat sukulen yang menjadi bagian dari jaringan mereka (bahan organik), sehingga memungkinkan kelanjutan siklus karbon dalam rantai trofik ekosistem.

Menjadi sistem terbuka diperlukan untuk bertahan hidup: energi tidak diciptakan atau dihancurkan, itu hanya berubah (menurut hukum kekekalan energi) dan, oleh karena itu, kita harus mendapatkannya dari lingkungan terus menerus. Namun, ini juga memiliki beberapa poin negatif, karena kami terus-menerus menghilangkan panas di tengah, kami bergantung pada lingkungan kita untuk semua tugas biologis kita dan kita bisa sakit dan mati sebagai akibat langsung dari apa yang terjadi di lingkungan kita lingkungan Hidup.

Untuk mengatur beberapa kekacauan yang berubah yaitu lingkungan, tubuh kita menghadirkan serangkaian mekanisme pengaturan biologis dan / atau fisiologis

untuk mempertahankan kondisi internal yang stabil, mengkompensasi perubahan yang mungkin terjadi di lingkungan. Mari kita lihat bagaimana mereka.

• Artikel terkait: "10 cabang Biologi: tujuan dan karakteristiknya"

Apa itu mekanisme regulasi?

Dalam biologi, mekanismenya adalah sistem dengan bagian-bagian yang berinteraksi secara kausal, sehingga menimbulkan proses yang memiliki satu atau lebih efek pada lingkungan, baik itu internal, eksternal atau keduanya. Salah satu mekanismenya bisa berupa proses yang menyebabkan keluarnya keringat manusia pada saat panas (fisiologi), tetapi seleksi alam atau pergeseran genetik juga dianggap sebagai mekanisme, meskipun dalam hal ini alam evolusioner.

Dalam dunia mekanisme pengaturan, tidak ada yang hitam atau putih, karena Entitas biologis adalah makhluk yang sangat kompleks (multikomponen), yang sistemnya berada dalam interaksi dan umpan balik yang berkelanjutan. Di luar keanekaragamannya, tiga tingkat besar dapat dibedakan dalam mekanisme yang mendasari makhluk hidup:

• Mekanisme genetik: terendah dalam hierarki. Fungsi gen dan ekspresinya sangat penting, tetapi mereka sesuai dengan substrat dasar sistem apa pun.
• Mekanisme fungsi seluler: mekanisme selanjutnya adalah yang menyangkut sel, dan karenanya organ dan jaringan tubuh.
• Mekanisme saraf dan endokrin: mereka adalah mekanisme pengaturan paling maju pada skala evolusi.

Semua makhluk hidup memiliki mekanisme genetik, karena menurut definisi, sebuah sel harus memiliki genom untuk mereplikasi diri pada kesempatan mendatang (bahkan jika itu hanya satu kromosom, seperti pada bakteri). Di sisi lain, setiap makhluk hidup harus menghadirkan setidaknya satu mekanisme regulasi seluler, karena unit dasarnya kehidupan adalah sel, meskipun ia membentuk seluruh organisme (seperti halnya bakteri dan archaea).

Seperti yang bisa Anda bayangkan puncak mekanisme pengaturan fisiologis (kelenjar dan neuron, yang merupakan bagian dari endokrin dan sistem saraf, masing-masing) terbatas pada hewan yang paling berevolusi kompleks, karena kita adalah vertebrata, meskipun makhluk hidup lain juga memiliki skala saraf dan endokrin mereka sendiri.

Pada titik ini, perlu dicatat bahwa rangkaian pengatur dapat menghadirkan dua sistem umpan balik (umpan balik): positif dan negatif. Kami menjelaskan apa yang mereka terdiri dari secara singkat di baris berikut.

1. Umpan balik negatif

Kali ini, mekanisme regulasi berusaha untuk menjaga parameter X di bawah kendali dalam spektrum yang sangat spesifik, selalu dekat dengan nilai X0, yang merupakan optimum maksimum dalam lingkungan tertentu. Nilai parameter X dikumpulkan dari lingkungan atau lingkungan internal melalui saluran informasi (seperti termoreseptor dan lainnya) kelompok saraf) dan informasi dibawa ke pusat mekanisme, yang akan menghasilkan respons berdasarkan lingkungan dengan cara terbaik bisa jadi.

2. Kritik yang baik

Dalam hal ini, hal-hal berubah. Tujuan dari mekanisme regulasi umpan balik positif adalah mencapai titik maksimum efektivitas parameter X, menyimpang dari nilai X0, setelah kondisi tertentu tercapai.

Meskipun kita bergerak dalam konsep yang cukup rumit, perbedaan antara umpan balik negatif dan positif sangat mudah dipahami: dalam kasus pertama, Sistem merespon ke arah yang berlawanan dengan sinyal, yaitu cenderung "menstabilkan" keluaran sistem sehingga tetap dalam kondisi baik. konstan. Di sisi lain, dalam umpan balik positif, efek atau output dari suatu sistem menyebabkan efek kumulatif pada input. Dalam kasus terakhir, ini adalah sistem yang, menurut definisi, menyajikan titik kesetimbangan yang tidak stabil.

• Anda mungkin tertarik pada: "12 sistem tubuh manusia (dan cara kerjanya)"

Contoh mekanisme regulasi

Kami telah berpindah di antara konsep-konsep yang sangat halus, jadi akan berguna untuk sedikit mencontohkan apa itu mekanisme pengaturan dari sudut pandang fisiologis. Katakanlah, misalnya, kita ingin memahami bagaimana keringat terjadi pada manusia. Pergi untuk itu.

Pertama-tama, perlu dicatat bahwa berkeringat adalah mekanisme pengaturan yang dimodulasi oleh sistem saraf simpatik, yang bertanggung jawab atas banyak fungsi tak sadar pada manusia. Kami hipotalamus mengandung neuron di area anterior dan preoptik yang mengkhususkan diri dalam merekam perubahan suhu internal dan aktivitas korteks serebral. Oleh karena itu, ketika informasi tiba bahwa ada kelebihan panas (baik internal maupun eksternal), hipotalamus mengirimkan sinyal melalui serat kolinergik ke kelenjar ekrin di seluruh kulit sehingga mengeluarkan keringat.

Keringat keluar melalui pori-pori yang menghubungkan kelenjar ekrin dengan kulit. Karena cairan membutuhkan panas untuk menguap (bagaimanapun juga, panas adalah energi), mereka "menangkap" suhu permukaan tubuh berlebih ini, yang menyebabkan sistem umum kita menjadi tenang. Melalui penguapan keringat, 27% panas tubuh dikeluarkan, sehingga tidak mengherankan bahwa mekanisme ini diaktifkan jika terjadi variasi fisik dan / atau lingkungan..

Dalam hal ini, kita berada pada level teoretis sebelum mekanisme regulasi umpan balik negatif. Kepentingan organisme adalah untuk menjaga suhu tubuh (parameter X) dalam kisaran yang sesuai sedekat mungkin dengan ideal, yaitu antara 36 dan 37 derajat. Dalam sistem ini, kompleks fungsional merespons secara terbalik terhadap rangsangan eksternal.

Jika kita berfilosofi kita juga dapat membayangkan seleksi alam atau penyimpangan genetik sebagai mekanisme pengaturan dari sudut pandang evolusioner. Seleksi alam memberikan tekanan pada sistem terbuka yaitu populasi, memilih gen yang paling menguntungkan dalam jangka panjang dan mengabaikan yang paling tidak adaptif.

Misalnya, hewan dari spesies burung yang lahir (dengan mutasi de novo) dengan paruh yang lebih panjang lebih besar dari yang lain, itu bisa memiliki fasilitas yang lebih besar untuk berburu serangga di antara gonggongan pohon. Karena makhluk hidup ini memiliki keunggulan dibandingkan yang lain, ia akan dapat memberi makan lebih banyak, ia akan tumbuh lebih banyak dan, oleh karena itu, akan lebih kuat ketika bersaing dengan pejantan lainnya untuk bereproduksi. Jika sifat “paruh besar” dapat diwariskan, diharapkan keturunan dari hewan tersebut akan lebih hidup daripada yang lain.

Jadi, dari generasi ke generasi, sifat "puncak besar" akan meningkat dalam populasi, karena hanya mereka yang menunjukkannya hidup lebih lama dan memiliki lebih banyak kesempatan untuk bereproduksi. Seleksi alam bertindak sebagai mekanisme regulasi evolusioner yang jelas dalam kasus ini, karena proporsi gen dalam suatu populasi bervariasi sesuai dengan pengaruh lingkungan.

• Anda mungkin tertarik pada: "Teori evolusi biologis: apa itu dan apa penjelasannya"

Lanjut

Seperti yang mungkin telah Anda lihat, mekanisme pengaturan dalam dunia biologi jauh melampaui termoregulasi atau konsumsi energi. Dari ekspresi gen hingga evolusi spesies, semuanya dapat diringkas dalam umpan balik positif atau negatif yang berupaya mencapai titik efektivitas maksimum., pada satu titik atau lainnya. Pada akhirnya, tujuannya adalah untuk mencapai keseimbangan internal yang maksimal dengan segala cara yang memungkinkan, dengan selalu mempertimbangkan kendala lingkungan.

Referensi bibliografi:

• Bechtel, W. (2011). Mekanisme dan penjelasan biologis. Filsafat ilmu, 78 (4), 533-557.
• Brocklehurst, B., & McLauchlan, K. UNTUK. (1996). Mekanisme radikal bebas untuk efek medan elektromagnetik lingkungan pada sistem biologis. Jurnal internasional biologi radiasi, 69 (1), 3-24.
• Ender, J. UNTUK. (2020). Seleksi Alam di Alam Liar (MPB-21), Volume 21. Pers Universitas Princeton.
• Gadgil, M., & Bossert, W. H (1970). Konsekuensi sejarah hidup dari seleksi alam. Naturalis Amerika, 104 (935), 1-24.
• Godfrey-Smith, P. (2009). Populasi Darwin dan seleksi alam. Pers Universitas Oxford.
• Hasting, J. W., & Sweeney, B. M. (1957). Tentang mekanisme kemandirian suhu dalam jam biologis. Prosiding National Academy of Sciences Amerika Serikat, 43 (9), 804.
• Lednev, V. V (1991). Kemungkinan mekanisme pengaruh medan magnet lemah pada sistem biologis. Bioelektromagnetik, 12 (2), 71-75.
• Leigh Jr, E. G (1970). Seleksi alam dan mutabilitas. Naturalis Amerika, 104 (937), 301-305.
• Orang, B N J (2003). Tentang mekanisme adhesi dalam sistem biologis. Jurnal fisika kimia, 118 (16), 7614-7621.
• Stollman, L. P. (2008). Hiperhidrosis: perawatan medis dan bedah. Eplasti, 8.