Regulerende mechanismen: wat ze zijn en hoe ze het lichaam laten werken

Levende wezens, zowel dieren als planten, zijn open systemen die continu voedingsstoffen en gassen uit de omgeving halen en afvalstoffen in onze omgeving uitscheiden. Wat voor ons uitwerpselen zijn, voor andere micro-organismen en ongewervelde dieren zijn succulente stoffen die deel gaan uitmaken van hun weefsels (organische stof), waardoor de voortzetting van de koolstofcyclus binnen de trofische ketens van de ecosystemen.

Een open systeem zijn is noodzakelijk om te overleven: energie wordt niet gecreëerd of vernietigd, het is alleen transformeert (volgens de wet van energiebehoud) en daarom moeten we het uit de omgeving halen voortdurend. Dit heeft echter ook verschillende negatieve punten, omdat we in het midden constant warmte afvoeren, zijn we afhankelijk van onze omgeving voor al onze biologische taken en we kunnen ziek worden en sterven als direct gevolg van wat er in onze milieu.

Om wat orde te scheppen in de veranderende chaos die de omgeving is, ons lichaam vertoont een reeks biologische en/of fysiologische regelmechanismen

instagram story viewer

om een stabiele interne toestand te behouden, om te compenseren voor veranderingen die zich in de omgeving kunnen voordoen. Laten we eens kijken hoe ze zijn.

Gerelateerd artikel: "De 10 takken van de biologie: hun doelstellingen en kenmerken"

Wat is een reguleringsmechanisme?

In de biologie is een mechanisme: een systeem met onderdelen die causaal op elkaar inwerken, waardoor processen ontstaan die een of meer effecten hebben op de omgeving, of dit nu intern, extern of beide is. Een mechanisme kan het proces zijn dat leidt tot het zweet van de mens op een heet moment (fysiologie), maar natuurlijke selectie of genetische drift worden ook als mechanismen beschouwd, hoewel in dit geval van een natuur evolutionair.

In de wereld van regulerende mechanismen is niets zwart of wit, aangezien biologische entiteiten zijn uiterst complexe wezens (multicomponentig), waarvan de systemen in continue interactie en feedback zijn. Naast zijn diversiteit kunnen er drie belangrijke niveaus worden onderscheiden in de onderliggende mechanismen van een levend wezen:

Genetische mechanismen: laagste in de hiërarchie. Het functioneren van genen en hun expressie is essentieel, maar ze komen overeen met het basale substraat van elk systeem.
Mechanismen van cellulaire werking: het volgende mechanisme betreft de cel, en dus de organen en weefsels van het lichaam.
Zenuw- en endocriene mechanismen: het zijn de meest geavanceerde regulerende mechanismen op evolutionaire schaal.

Alle levende wezens hebben genetische mechanismen, omdat een cel per definitie een genoom moet hebben om zichzelf bij toekomstige gelegenheden te vermenigvuldigen (zelfs als het maar één chromosoom is, zoals bij bacteriën). Aan de andere kant moet elk levend wezen ten minste één cellulair regulatiemechanisme hebben, aangezien de basiseenheid van het leven is de cel, hoewel deze het hele organisme vormt (zoals het geval is met bacteriën en archaea).

Zoals u zich kunt voorstellen het toppunt van fysiologische regulerende mechanismen (klieren en neuronen, die deel uitmaken van de endocriene en zenuwstelsel) is beperkt tot de meest evolutionaire dieren complex, omdat we gewervelde dieren zijn, hoewel andere levende wezens ook hun eigen nerveuze en endocriene schubben hebben.

Op dit punt moet worden opgemerkt dat regelcircuits twee feedbacksystemen (feedbacks) kunnen presenteren: positief en negatief. Waar ze uit bestaan, leggen we kort uit in de volgende regels.

1. Negatieve feedback

Deze keer, het regelmechanisme probeert een parameter X onder controle te houden in een zeer specifiek spectrum, altijd dicht bij de waarde X0, wat het maximale optimum is in een specifieke omgeving. De waarden van de parameter X worden verzameld uit de omgeving of interne omgeving via informatiekanalen (zoals thermoreceptoren en andere zenuwgroepen) en de informatie wordt naar het centrum van het mechanisme gebracht, dat op de beste manier reacties genereert op basis van de omgeving environment mogelijk.

2. Positieve feedback

In dit geval veranderen er dingen. Het doel van positieve feedback-regulatiemechanismen is: bereik het maximale punt van effectiviteit van de parameter X, afgeweken van de waarde X0, zodra bepaalde voorwaarden zijn bereikt.

Hoewel we ons in vrij complexe concepten verplaatsen, is het verschil tussen een negatieve en een positieve feedback heel gemakkelijk te begrijpen: in het eerste geval is de Het systeem reageert op een richting tegengesteld aan het signaal, dat wil zeggen, het heeft de neiging om de output van het systeem te "stabiliseren", zodat het in goede staat blijft. constante. Aan de andere kant veroorzaken bij positieve feedback de effecten of outputs van een systeem cumulatieve effecten bij de input. In het laatste geval is het een systeem dat per definitie een onstabiel evenwichtspunt vertoont.

Mogelijk bent u geïnteresseerd in: "De 12 systemen van het menselijk lichaam (en hoe ze werken)"

Voorbeelden van regulerende mechanismen

We zijn tussen vrij etherische concepten overgestapt, dus het zal nuttig zijn om een klein voorbeeld te geven van wat een regulerend mechanisme is vanuit fysiologisch oogpunt. Laten we bijvoorbeeld zeggen dat we willen begrijpen hoe zweten bij mensen voorkomt. Ga ervoor.

Allereerst moet worden opgemerkt dat: zweten is een regulerend mechanisme dat wordt gemoduleerd door het sympathische zenuwstelsel, dat verantwoordelijk is voor veel onwillekeurige functies bij de mens. Onze hypothalamus het bevat neuronen in het voorste en preoptische gebied die gespecialiseerd zijn in het registreren van veranderingen in de interne temperatuur en in de activiteit van de hersenschors. Daarom, wanneer de informatie arriveert dat er een overmaat aan warmte is (intern of extern), zal de hypothalamus stuurt het signaal via cholinerge vezels naar de eccriene klieren in de huid, zodat: zweet uitscheiden.

Zweet komt naar buiten via de poriën die de eccriene klieren met de huid verbinden. Omdat vloeistoffen warmte nodig hebben om te verdampen (warmte is immers energie), "vangen" ze deze overmatige lichaamsoppervlaktetemperatuur, waardoor ons algemene systeem wordt Kalmeer. Door de verdamping van zweet wordt 27% van de lichaamswarmte afgevoerd, dus het is niet verwonderlijk dat dit mechanisme wordt geactiveerd bij enige fysieke en/of omgevingsvariatie..

In dit geval bevinden we ons op een theoretisch niveau vóór een regelmechanisme voor negatieve feedback. Het belang van het organisme is om de lichaamstemperatuur (parameter X) binnen een geschikt bereik te houden dat zo dicht mogelijk bij het ideaal ligt, namelijk tussen 36 en 37 graden. In dit systeem reageert het functionele complex omgekeerd op externe stimuli.

Als we filosofisch worden we kunnen natuurlijke selectie of genetische drift ook zien als regulerende mechanismen vanuit een evolutionair oogpunt. Natuurlijke selectie oefent druk uit op het open systeem dat een populatie is, waarbij de genen worden geselecteerd die op de lange termijn het meest gunstig zijn en de minst adaptieve negeren.

Bijvoorbeeld een dier van een vogelsoort dat is geboren (door een de novo mutatie) met een langere snavel groter dan de rest, zou het een grotere mogelijkheid hebben om op insecten te jagen tussen de schors van de bomen. Omdat dit levende wezen een voordeel heeft ten opzichte van de rest, zal het in staat zijn om meer te voeden, zal het meer groeien en daarom zal het sterker zijn wanneer het concurreert met de rest van de mannetjes om zich voort te planten. Als de eigenschap "grote snavel" erfelijk is, is het te verwachten dat de nakomelingen van dat dier levensvatbaarder zullen zijn dan de rest.

Dus, in de loop van de generaties, zou het kenmerk "grote piek" in de populatie toenemen, omdat alleen degenen die het presenteren langer leven en meer mogelijkheden hebben om zich voort te planten. Natuurlijke selectie fungeert in dit geval als een duidelijk evolutionair regulatiemechanisme, aangezien het aandeel genen in een populatie varieert volgens de opleggingen van de omgeving.

Mogelijk bent u geïnteresseerd in: "De theorie van biologische evolutie: wat het is en wat het verklaart"

Hervat

Zoals je misschien hebt gezien, gaan regulerende mechanismen in de wereld van de biologie veel verder dan thermoregulatie of energieverbruik. Van de expressie van genen tot de evolutie van de soort, alles kan worden samengevat in een positieve of negatieve feedback die een maximaal punt van effectiviteit probeert te bereiken, op een of ander moment. Uiteindelijk is het doel om op alle mogelijke manieren het maximale interne evenwicht te bereiken, altijd rekening houdend met milieubeperkingen.

Bibliografische referenties:

Bechtel, W. (2011). Mechanisme en biologische verklaring. Wetenschapsfilosofie, 78 (4), 533-557.
Brocklehurst, B., & McLauchlan, K. NAAR. (1996). Mechanisme met vrije radicalen voor de effecten van elektromagnetische velden in de omgeving op biologische systemen. Internationaal tijdschrift voor stralingsbiologie, 69 (1), 3-24.
Endler, J. NAAR. (2020). Natuurlijke selectie in het wild (MPB-21), deel 21. Princeton University Press.
Gadgil, M., & Bossert, W. H. (1970). Levenshistorische gevolgen van natuurlijke selectie. De Amerikaanse natuuronderzoeker, 104 (935), 1-24.
Godfrey Smith, P. (2009). Darwinistische populaties en natuurlijke selectie. Oxford Universiteit krant.
Hastings, J. W., & Sweeney, B. M. (1957). Over het mechanisme van temperatuuronafhankelijkheid in een biologische klok. Proceedings van de National Academy of Sciences van de Verenigde Staten van Amerika, 43 (9), 804.
Lednev, V. V. (1991). Mogelijk mechanisme voor de invloed van zwakke magnetische velden op biologische systemen. Bio-elektromagnetische, 12 (2), 71-75.
Leigh Jr, E. G. (1970). Natuurlijke selectie en veranderlijkheid. De Amerikaanse natuuronderzoeker, 104 (937), 301-305.
Persson, B. N. J. (2003). Over het mechanisme van adhesie in biologische systemen. The Journal of chemical physics, 118 (16), 7614-7621.
Stolman, L. P. (2008). Hyperhidrose: medische en chirurgische behandeling. Eplastiek, 8.