Regulēšanas mehānismi: kādi tie ir un kā tie liek ķermenim darboties

Dzīvās būtnes - gan dzīvnieki, gan augi - ir atvērtas sistēmas, kas no vides iegūst barības vielas un gāzes un mūsu vidē pastāvīgi izdala atkritumu vielas. Kas mums ir izkārnījumi, citiem mikroorganismiem un bezmugurkaulniekiem ir sulīgas vielas, kas kļūst par daļu no tā to audi (organiskās vielas), tādējādi ļaujot turpināt oglekļa apriti trofiskajās ķēdēs ekosistēmas.

Būt atvērtai sistēmai ir nepieciešama izdzīvošanai: enerģija netiek ne radīta, ne iznīcināta, tā ir tikai pārveidojas (saskaņā ar enerģijas saglabāšanas likumu), un tāpēc mums tas jāiegūst no vides nepārtraukti. Tomēr tam ir arī vairāki negatīvi punkti, jo mēs pastāvīgi izkliedējam siltumu pa vidu, mēs esam atkarīgi mūsu vide visiem mūsu bioloģiskajiem uzdevumiem, un mēs varam saslimt un nomirt kā tiešas sekas tam, kas notiek mūsos vide.

Lai ieviestu zināmu kārtību mainīgajā haosā, kas ir vide, mūsu ķermenis uzrāda virkni bioloģisku un / vai fizioloģisku regulēšanas mehānismu uzturēt stabilu iekšējo stāvokli, kompensējot izmaiņas, kas var notikt vidē. Paskatīsimies, kā viņiem ir.

• Saistītais raksts: "10 bioloģijas nozares: to mērķi un īpašības"

Kas ir regulēšanas mehānisms?

Bioloģijā mehānisms ir sistēma ar daļām, kas mijiedarbojas cēloņsakarībā, izraisot procesus, kuriem ir viena vai vairākas ietekmes uz vidi, neatkarīgi no tā, vai tā ir iekšēja, ārēja vai abas. Viens mehānisms var būt process, kas karstā brīdī noved pie cilvēka sviedriem (fizioloģija), bet dabiskā atlase vai ģenētiskā novirze tiek uzskatīta arī par mehānismiem, lai gan šajā gadījumā a evolucionārs.

Regulatīvo mehānismu pasaulē nekas nav melns vai balts, jo bioloģiskās vienības ir ārkārtīgi sarežģītas būtnes (daudzkomponentu), kuru sistēmas ir nepārtrauktā mijiedarbībā un atgriezeniskā saite. Dzīvās būtnes pamatā esošajos mehānismos var atšķirt trīs dažādības līmeņus:

• Ģenētiskie mehānismi: zemākais hierarhijā. Gēnu darbība un to izpausme ir būtiska, taču tie atbilst jebkuras sistēmas pamatnes substrātam.
• Šūnu darbības mehānismi: nākamais mehānisms ir tas, kas attiecas uz šūnu, līdz ar to uz ķermeņa orgāniem un audiem.
• Nervu un endokrīnie mehānismi: tie ir vismodernākie regulēšanas mehānismi evolūcijas mērogā.

Visām dzīvajām būtnēm ir ģenētiski mehānismi, jo pēc definīcijas šūnai ir jābūt genomam, lai to nākotnē varētu atkārtot (pat ja tā ir tikai viena hromosoma, tāpat kā baktērijās). No otras puses, katrai dzīvai būtnei ir jābūt vismaz vienam šūnu regulēšanas mehānismam kopš pamatvienības dzīvība ir šūna, kaut arī tā veido visu organismu (kā tas ir gadījumā ar baktērijām un arhejām).

Kā jūs varat iedomāties fizioloģisko regulēšanas mehānismu virsotne (dziedzeri un neironi, kas ir daļa no endokrīno un nervu sistēmu) ierobežo tikai evolucionāri dzīvnieki komplekss, tā kā mēs esam mugurkaulnieki, lai gan arī citām dzīvām būtnēm ir savas nervu un endokrīnās skalas.

Šajā brīdī jāatzīmē, ka regulatīvās ķēdes var uzrādīt divas atgriezeniskās saites (atgriezeniskās saites): pozitīvas un negatīvas. Mēs īsumā paskaidrojam, no kā tie sastāv, nākamajās rindās.

1. Negatīvas atsauksmes

Šoreiz, regulēšanas mehānisms cenšas kontrolēt X parametru ļoti specifiskā spektrā, vienmēr tuvu vērtībai X0, kas ir maksimālais optimums konkrētā vidē. Parametra X vērtības tiek savāktas no vides vai iekšējās vides, izmantojot informācijas kanālus (piemēram, termoreceptorus un citus) nervu grupas) un informācija tiek nogādāta mehānisma centrā, kas vislabākajā veidā radīs atbildes, pamatojoties uz vidi iespējams.

2. Pozitīvas atsauksmes

Šajā gadījumā lietas mainās. Pozitīvas atgriezeniskās saites regulēšanas mehānismu mērķis ir sasniegt X parametra maksimālo efektivitātes punktu, atkāpjoties no vērtības X0, tiklīdz ir sasniegti noteikti nosacījumi.

Lai gan mēs virzāmies diezgan sarežģītos jēdzienos, atšķirību starp negatīvu un pozitīvu atgriezenisko saiti ir ļoti viegli saprast: pirmajā gadījumā Sistēma reaģē signālam pretējā virzienā, tas ir, tai ir tendence “stabilizēt” sistēmas izvadi, lai tā paliktu labā stāvoklī. nemainīgs. No otras puses, pozitīvās atgriezeniskās saites gadījumā sistēmas efekti vai rezultāti rada ievadā kumulatīvus efektus. Pēdējā gadījumā tā ir sistēma, kas pēc definīcijas uzrāda nestabilu līdzsvara punktu.

• Jūs varētu interesēt: "Cilvēka ķermeņa 12 sistēmas (un kā tās darbojas)"

Regulēšanas mehānismu piemēri

Mēs esam pārvietojušies starp diezgan ēteriskiem jēdzieniem, tāpēc būs lietderīgi nedaudz parādīt, kāds regulatīvais mehānisms ir no fizioloģiskā viedokļa. Teiksim, piemēram, ka mēs vēlamies saprast, kā svīšana notiek cilvēkiem. Dari tā.

Pirmkārt, jāatzīmē, ka svīšana ir simpātiskās nervu sistēmas modulēts regulēšanas mehānisms, kas ir atbildīgs par daudzām cilvēku piespiedu funkcijām. Mūsu hipotalāms tajā ir neironi priekšējā un preoptiskā zonā, kas specializējas iekšējās temperatūras izmaiņu un smadzeņu garozas aktivitātes reģistrēšanā. Tāpēc, saņemot informāciju par siltuma pārpalikumu (vai tas būtu iekšējs, vai ārējs), hipotalāms nosūta signālu caur holīnerģiskām šķiedrām uz ekcrīna dziedzeriem visā ādā tā, lai izdalīt sviedrus.

Sviedri izdalās caur porām, kas savieno ekcrīnos dziedzerus ar ādu. Tā kā šķidrumiem iztvaikošanai nepieciešams siltums (galu galā, siltums ir enerģija), tie šī ķermeņa virsmas pārmērīgā temperatūra, kas liek mūsu vispārējai sistēmai kļūt nomierinies. Iztvaikojot sviedriem, 27% ķermeņa siltuma tiek izkliedēti, tāpēc nav pārsteigums, ka šis mehānisms tiek aktivizēts jebkādu fizisku un / vai vides izmaiņu gadījumā..

Šajā gadījumā mēs esam teorētiskā līmenī pirms negatīvās atgriezeniskās saites regulēšanas mehānisma. Organisma interesēs ir uzturēt ķermeņa temperatūru (parametrs X) piemērotā diapazonā, kas ir pēc iespējas tuvāks ideālam, kas ir no 36 līdz 37 grādiem. Šajā sistēmā funkcionālais komplekss reaģē apgriezti uz ārējiem stimuliem.

Ja mēs kļūstam filozofiski mēs varam arī iedomāties dabisko atlasi vai ģenētisko novirzi kā regulējošus mehānismus no evolūcijas viedokļa. Dabiskā atlase izdara spiedienu uz atvērto sistēmu, kas ir populācija, izvēloties gēnus, kas ir visizdevīgākie ilgtermiņā, un neņemot vērā vismazāk adaptīvos.

Piemēram, putnu sugas dzīvnieks, kurš piedzimis (ar de novo mutāciju) ar garāku knābi lielāks par pārējiem, tam varētu būt lielākas iespējas medīt kukaiņus starp mizu koki. Tā kā šai dzīvajai būtnei ir priekšrocība salīdzinājumā ar pārējām, tā varēs vairāk baroties, tā vairāk pieaugs un līdz ar to būs spēcīgāka, ja nāksies sacensties ar pārējiem tēviņiem par pavairošanu. Ja “lielā knābja” īpašība ir pārmantojama, ir sagaidāms, ka šī dzīvnieka pēcnācēji būs dzīvotspējīgāki par pārējiem.

Tādējādi paaudzēs paaudzēs palielināsies “lielā pīķa” iezīme, jo vienkārši tie, kas to piedāvā, dzīvo ilgāk un viņiem ir vairāk iespēju vairoties. Dabiskā atlase šajā gadījumā darbojas kā skaidrs evolūcijas regulēšanas mehānisms, jo gēnu īpatsvars populācijā mainās atkarībā no vides uzspiešanas.

• Jūs varētu interesēt: "Bioloģiskās evolūcijas teorija: kas tas ir un ko tas izskaidro"

Turpināt

Kā jūs, iespējams, redzējāt, regulēšanas mehānismi bioloģijas pasaulē sniedzas pāri termoregulācijai vai enerģijas patēriņam. Sākot no gēnu izpausmes līdz sugu attīstībai, visu var apkopot pozitīvās vai negatīvās atsauksmēs, kas cenšas sasniegt maksimālu efektivitātes punktu, vienā vai otrā brīdī. Galu galā mērķis ir panākt maksimālu iekšējo līdzsvaru visos iespējamos veidos, vienmēr ņemot vērā vides ierobežojumus.

Bibliogrāfiskās atsauces:

• Bechtel, W. (2011). Mehānisms un bioloģiskais skaidrojums. Zinātnes filozofija, 78 (4), 533-557.
• Brocklehurst, B., & McLauchlan, K. TO. (1996). Brīvo radikāļu mehānisms vides elektromagnētisko lauku ietekmei uz bioloģiskajām sistēmām. Starptautiskais radiācijas bioloģijas žurnāls, 69 (1), 3-24.
• Endlers, Dž. TO. (2020). Dabiskā atlase savvaļā. (MPB-21), 21. sējums. Prinstonas universitātes prese.
• Gadgil, M., & Bossert, W. H. (1970). Dabiskās atlases dzīves vēsturiskās sekas. Amerikas dabaszinātnieks, 104 (935), 1. – 24.
• Godfrejs-Smits, P. (2009). Darvinas populācijas un dabiskā atlase. Oksfordas Universitātes izdevniecība.
• Hastings, Dž. W., un Svīnijs, B. M. (1957). Par temperatūras neatkarības mehānismu bioloģiskajā pulkstenī. Amerikas Savienoto Valstu Nacionālās Zinātņu akadēmijas raksti, 43 (9), 804.
• Ļevņevs, V. V. (1991). Iespējamais vāja magnētiskā lauka ietekmes mehānisms uz bioloģiskajām sistēmām. Bioelektromagnētika, 12 (2), 71. – 75.
• Leigh Jr, E. G. (1970). Dabiskā atlase un mainīgums. Amerikas dabaszinātnieks, 104 (937), 301-305.
• Perssons, B. N. Dž. (2003). Par saķeres mehānismu bioloģiskajās sistēmās. Ķīmiskās fizikas žurnāls, 118 (16), 7614-7621.
• Stolmans, L. P. (2008). Hiperhidroze: medicīniska un ķirurģiska ārstēšana. Eplasty, 8.