Reguliavimo mechanizmai: kokie jie yra ir kaip jie priverčia kūną dirbti

Gyvos būtybės, tiek gyvūnai, tiek augalai, yra atviros sistemos, kurios iš aplinkos gauna maistines medžiagas ir dujas ir nuolat išskiria atliekas į mūsų aplinką. Kas mums yra išmatos, kitiems mikroorganizmams ir bestuburiai yra sultingos medžiagos, kurios tampa jų audiniai (organinės medžiagos), tokiu būdu leidžiantys tęsti anglies ciklą trofinėse grandinėse ekosistemos.

Būti atvira sistema yra būtina išgyvenimui: energija nėra nei sukurta, nei sunaikinta, ji yra tik transformuojasi (pagal energijos taupymo įstatymą), todėl turime jį gauti iš aplinkos nuolat. Tačiau tai taip pat turi keletą neigiamų taškų, nes mes nuolat išsklaidome šilumą viduryje, esame nuo to priklausomi mūsų aplinka atliekant visas mūsų biologines užduotis ir mes galime sirgti ir mirti kaip tiesioginės to pasekmės, kas vyksta mūsų gyvenime aplinka.

Norėdami įvesti tvarką besikeičiančiame chaose, ty aplinkoje, mūsų kūnai pateikia eilę biologinių ir (arba) fiziologinių reguliavimo mechanizmų palaikyti stabilią vidinę būklę, kompensuojant galimus pokyčius aplinkoje. Pažiūrėkime, kaip jiems yra.

• Susijęs straipsnis: „10 biologijos šakų: jų tikslai ir savybės“

Kas yra reguliavimo mechanizmas?

Biologijoje mechanizmas yra sistema su dalimis, kurios sąveikauja priežastiniu ryšiu, sukeldamos procesus, turinčius vieną ar kelis padarinius aplinkai, tiek vidaus, tiek išorės, tiek abiejų. Vienas iš mechanizmų gali būti procesas, kuris karštą akimirką sukelia žmogaus prakaitą (fiziologija), tačiau natūrali atranka ar genetinis dreifas taip pat laikomi mechanizmais, nors šiuo atveju tai yra prigimtis evoliucinis.

Reguliavimo mechanizmų pasaulyje niekas nėra juoda ar balta, nes Biologiniai subjektai yra itin sudėtingos būtybės (daugiakomponentės), kurių sistemos yra nuolat sąveikaujančios ir grįžtamosios. Be jos įvairovės, pagrindinius gyvosios būtybės mechanizmus galima išskirti tris puikius lygius:

• Genetiniai mechanizmai: žemiausias hierarchijoje. Genų veikimas ir jų raiška yra būtini, tačiau jie atitinka bet kurios sistemos bazinį substratą.
• Ląstelių funkcionavimo mechanizmai: kitas mechanizmas yra tas, kuris liečia ląstelę, taigi ir kūno organus bei audinius.
• Nerviniai ir endokrininiai mechanizmai: jie yra pažangiausi reguliavimo mechanizmai evoliuciniu mastu.

Visos gyvos būtybės turi genetinius mechanizmus, nes pagal apibrėžimą ląstelė turi turėti genomą, kad galėtų ateityje daugintis (net jei tai tik viena chromosoma, kaip ir bakterijose). Kita vertus, kiekviena gyva būtybė turi turėti bent vieną korinio reguliavimo mechanizmą, nes pagrindinis vienetas gyvybė yra ląstelė, nors ji ir sudaro visą organizmą (kaip yra bakterijų ir archėjų atveju).

Kaip galite įsivaizduoti fiziologinių reguliavimo mechanizmų viršūnė (liaukos ir neuronai, kurie yra endokrininės ir nervų sistemos) yra ribojami evoliuciškai evoliucionuojantiems gyvūnams kompleksas, nes esame stuburiniai gyvūnai, nors kitos gyvos būtybės taip pat turi savo nervinę ir endokrininę skales.

Šiuo metu reikia pažymėti, kad reguliavimo grandinės gali pateikti dvi grįžtamojo ryšio sistemas (grįžtamąjį ryšį): teigiamą ir neigiamą. Toliau trumpai paaiškiname, iš ko jie susideda.

1. Neigiamas atsiliepimas

Šį kartą, reguliavimo mechanizmu siekiama kontroliuoti X parametrą labai specifiniame spektre, visada artimą X0 reikšmei, kuris yra didžiausias optimalus tam tikroje aplinkoje. X parametro reikšmės surenkamos iš aplinkos ar vidinės aplinkos per informacijos kanalus (pvz., Termoreceptorius ir kitus) nervų grupės) ir informacija patenka į mechanizmo centrą, kuris geriausiai sukurs atsakus, pagrįstus aplinka įmanoma.

2. Teigiami atsiliepimai

Šiuo atveju viskas keičiasi. Teigiamų atsiliepimų reguliavimo mechanizmų tikslas yra pasiekti maksimalų X parametro efektyvumo tašką, nukrypstantį nuo vertės X0, kai tik bus įvykdytos tam tikros sąlygos.

Nors mes judame gana sudėtingomis koncepcijomis, neigiamą ir teigiamą grįžtamąjį ryšį labai lengva suprasti: pirmuoju atveju Sistema reaguoja priešinga signalo kryptimi, tai yra, ji linkusi „stabilizuoti“ sistemos išvestį, kad ji išliktų geros būklės. pastovus. Kita vertus, teigiamo grįžtamojo ryšio atveju sistemos poveikis ar išvestys sukelia kaupiamąjį poveikį įėjime. Pastaruoju atveju tai yra sistema, kuri pagal apibrėžimą pateikia nestabilų pusiausvyros tašką.

• Jus gali sudominti: "12 žmogaus kūno sistemų (ir kaip jos veikia)"

Reguliavimo mechanizmų pavyzdžiai

Mes perėjome tarp gana eterinių sąvokų, todėl bus naudinga šiek tiek parodyti, kas yra reguliavimo mechanizmas fiziologiniu požiūriu. Tarkime, pavyzdžiui, norime suprasti, kaip prakaitavimas pasireiškia žmonėms. Pirmyn.

Visų pirma reikia pažymėti tai prakaitavimas yra simpatinės nervų sistemos moduliuojamas reguliavimo mechanizmas, kuris yra atsakingas už daugelį nevalingų žmonių funkcijų. Mūsų pagumburio joje yra priekinės ir priešoptinės srities neuronų, kurie specializuojasi fiksuoti vidinės temperatūros pokyčius ir smegenų žievės veiklą. Todėl, kai gaunama informacija, kad yra šilumos perteklius (tiek vidinis, tiek išorinis), pagumburis cholinerginėmis skaidulomis siunčia signalą į visos odos ekrinines liaukas taip, kad išskiria prakaitą.

Prakaitas išsiskiria per poras, jungiančias eccrine liaukas su oda. Kadangi skysčiams išgaruoti reikia šilumos (juk šiluma yra energija), jie „pagauna“ kūno paviršiaus temperatūros perteklius, dėl kurio mūsų bendroji sistema tampa atvėsk. Garuojant prakaitui, 27% kūno šilumos išsisklaido, todėl nenuostabu, kad šis mechanizmas įsijungia esant bet kokiems fiziniams ir (arba) aplinkos pokyčiams..

Šiuo atveju mes esame teorinio lygio prieš neigiamo grįžtamojo ryšio reguliavimo mechanizmą. Organizmo interesas yra palaikyti kūno temperatūrą (X parametras) tinkamame diapazone, kiek įmanoma arčiau idealo, kuris yra nuo 36 iki 37 laipsnių. Šioje sistemoje funkcinis kompleksas atvirkščiai reaguoja į išorinius dirgiklius.

Jei tampame filosofiški natūralią atranką ar genetinį dreifą taip pat galime įsivaizduoti kaip reguliavimo mechanizmus evoliucijos požiūriu. Natūrali atranka daro spaudimą atvirai sistemai, kuri yra populiacija, parenkant genus, kurie yra naudingiausi ilgainiui, ir neatsižvelgiant į mažiausiai prisitaikančius.

Pavyzdžiui, paukščių rūšies gyvūnas, gimęs (de novo mutacijos būdu) su ilgesniu snapu didesnis už likusius, jis galėtų turėti didesnę galimybę vabzdžiams medžioti tarp raudonųjų žievių medžiai. Kadangi ši gyva būtybė turi pranašumą prieš likusias, ji galės daugiau maitintis, ji augs ir todėl bus stipresnė konkuruojant su likusiais patinais dėl dauginimosi. Jei „didžiojo snapo“ bruožas yra paveldimas, reikia tikėtis, kad to gyvūno palikuonys bus gyvybingesni už likusius.

Taigi kartoms bėgant „didžiosios smailės“ bruožas padidėtų, nes paprasčiausiai tie, kurie jį pateikia, gyvena ilgiau ir turi daugiau galimybių daugintis. Natūrali atranka šiuo atveju veikia kaip aiškus evoliucijos reguliavimo mechanizmas, nes genų dalis populiacijoje skiriasi atsižvelgiant į aplinkos primetimą.

• Jus gali sudominti: "Biologinės evoliucijos teorija: kas tai yra ir ką ji paaiškina"

Tęsti

Kaip jau matėte, biologijos pasaulyje reguliavimo mechanizmai gerokai viršija termoreguliavimą ar energijos suvartojimą. Nuo genų raiškos iki rūšies evoliucijos viską galima apibendrinti teigiamais arba neigiamaisiais atsiliepimais, kuriais siekiama maksimalaus efektyvumo taško, viename ar kitame taške. Galų gale tikslas yra visais įmanomais būdais pasiekti maksimalią vidinę pusiausvyrą, visada atsižvelgiant į aplinkos apribojimus.

Bibliografinės nuorodos:

• Bechtel, W. (2011). Mechanizmas ir biologinis paaiškinimas. Mokslo filosofija, 78 (4), 533-557.
• Brocklehurst, B. ir McLauchlan, K. Į. (1996). Laisvųjų radikalų aplinkos elektromagnetinių laukų poveikio biologinėms sistemoms mechanizmas. Tarptautinis radiacijos biologijos žurnalas, 69 (1), 3–24.
• Endleris, Dž. Į. (2020). Natūrali atranka laukinėje gamtoje. (MPB-21), 21 tomas. Prinstono universiteto leidykla.
• Gadgilas, M., ir Bossertas, W. H. (1970). Gyvenimo istorinės natūralios atrankos pasekmės. Amerikos gamtininkas, 104 (935), 1-24.
• Godfrey-Smith, P. (2009). Darvino populiacijos ir natūralioji atranka. Oksfordo universiteto leidykla.
• Hastingsas, Dž. W. ir Sweeney, B. M. (1957). Apie temperatūros nepriklausomybės biologiniame laikrodyje mechanizmą. Jungtinių Amerikos Valstijų Nacionalinės mokslų akademijos darbai, 43 (9), 804.
• Lednevas, V. V. (1991). Galimas silpnų magnetinių laukų įtakos biologinėms sistemoms mechanizmas. Bioelektromagnetika, 12 (2), 71-75.
• Leighas jaunesnysis, E. G. (1970). Natūrali atranka ir kintamumas. Amerikos gamtininkas, 104 (937), 301-305.
• Perssonas, B. N. Dž. (2003). Apie sukibimo biologinėse sistemose mechanizmą. Cheminės fizikos žurnalas, 118 (16), 7614-7621.
• Stolmanas, L. P. (2008). Hiperhidrozė: medicininis ir chirurginis gydymas. 8 metai.