Mecanisme de reglementare: ce sunt și cum fac să funcționeze corpul

Ființele vii, atât animale, cât și plante, sunt sisteme deschise care obțin substanțe nutritive și gaze din mediu și elimină substanțe reziduale în mediul nostru în mod continuu. Ceea ce pentru noi sunt fecalele, pentru alte microorganisme și nevertebrate sunt substanțe suculente din care fac parte țesuturile lor (materie organică), permițând astfel continuarea ciclului carbonului în lanțurile trofice ale ecosisteme.

A fi un sistem deschis este necesar pentru supraviețuire: energia nu este nici creată, nici distrusă, ci doar se transformă (conform legii conservării energiei) și, prin urmare, trebuie să o obținem din mediu continuu. Cu toate acestea, acest lucru are și câteva puncte negative, deoarece disipăm constant căldura în mijloc, de care depindem mediul nostru pentru toate sarcinile noastre biologice și ne putem îmbolnăvi și muri ca o consecință directă a ceea ce se întâmplă în noi mediu inconjurator.

Pentru a aduce o anumită ordine în haosul în schimbare care este mediul înconjurător,

corpurile noastre prezintă o serie de mecanisme de reglare biologice și / sau fiziologice pentru a menține o stare internă stabilă, compensând schimbările care pot apărea în mediu. Să vedem cum sunt.

• Articol asociat: „Cele 10 ramuri ale biologiei: obiectivele și caracteristicile lor”

Ce este un mecanism de reglementare?

În biologie, un mecanism este este un sistem cu părți care interacționează cauzal, dând naștere la procese care au unul sau mai multe efecte asupra mediului, fie el intern, extern sau ambele. Un mecanism poate fi procesul care duce la transpirația ființei umane într-un moment fierbinte (fiziologie), dar selecția naturală sau deriva genetică sunt de asemenea considerate mecanisme, deși în acest caz de natură evolutiv.

În lumea mecanismelor de reglementare, nimic nu este alb sau negru, deoarece Entitățile biologice sunt ființe extrem de complexe (multicomponențiale), ale căror sisteme sunt în continuă interacțiune și feedback. Dincolo de diversitatea sa, se pot distinge trei mari niveluri în mecanismele de bază ale unei ființe vii:

• Mecanisme genetice: cele mai mici din ierarhie. Funcționarea genelor și exprimarea lor este esențială, dar ele corespund substratului bazal al oricărui sistem.
• Mecanisme de funcționare celulară: următorul mecanism este cel care privește celula și, prin urmare, organele și țesuturile corpului.
• Mecanisme nervoase și endocrine: sunt cele mai avansate mecanisme de reglare pe scara evolutivă.

Toate ființele vii au mecanisme genetice, deoarece, prin definiție, o celulă trebuie să aibă un genom pentru a se auto-replica în viitoarele ocazii (chiar dacă este un singur cromozom, ca și în cazul bacteriilor). Pe de altă parte, fiecare entitate vie trebuie să prezinte cel puțin un mecanism de reglare celulară, de la unitatea de bază de viață este celula, deși formează întregul organism (cum este cazul bacteriilor și arheilor).

După cum vă puteți imagina vârful mecanismelor de reglare fiziologice (glandele și neuronii, care fac parte din sistemele endocrine și, respectiv, nervoase) este limitat la cele mai evolutive animale complex, deoarece suntem vertebrate, deși și alte ființe vii au propriile lor solzi nervoase și endocrine.

În acest moment, trebuie remarcat faptul că circuitele de reglementare pot prezenta două sisteme de feedback (feedback-uri): pozitiv și negativ. Vă explicăm pe scurt din ce constau acestea în rândurile următoare.

1. Feedback negativ

De data asta, mecanismul de reglare urmărește menținerea unui parametru X sub control într-un spectru foarte specific, întotdeauna aproape de valoarea X0, care este optimul maxim într-un mediu specific. Valorile parametrului X sunt colectate din mediu sau din mediul intern prin canale de informații (cum ar fi termoreceptoare și altele grupuri nervoase) și informațiile sunt aduse în centrul mecanismului, care va genera răspunsuri bazate pe mediu în cel mai bun mod posibil.

2. Feedback pozitiv

În acest caz, lucrurile se schimbă. Obiectivul mecanismelor de reglare a feedback-ului pozitiv este atinge punctul maxim de eficacitate al parametrului X, deviat de la valoarea X0, odată ce anumite condiții au fost atinse.

Deși ne deplasăm în concepte destul de complexe, diferența dintre un feedback negativ și unul pozitiv este foarte ușor de înțeles: în primul caz, Sistemul răspunde într-o direcție opusă semnalului, adică tinde să „stabilizeze” ieșirea sistemului astfel încât să rămână în stare bună. constant. Pe de altă parte, în feedback-ul pozitiv efectele sau ieșirile unui sistem provoacă efecte cumulative la intrare. În acest din urmă caz, este un sistem care, prin definiție, prezintă un punct de echilibru instabil.

• S-ar putea să vă intereseze: „Cele 12 sisteme ale corpului uman (și modul lor de funcționare)”

Exemple de mecanisme de reglementare

Ne-am deplasat între concepte destul de eterice, așa că va fi util să exemplificăm puțin ce este un mecanism de reglare din punct de vedere fiziologic. Să spunem, de exemplu, că vrem să înțelegem cum apare transpirația la oameni. Du-te.

În primul rând, trebuie remarcat faptul că transpirația este un mecanism de reglare modulat de sistemul nervos simpatic, care este responsabil pentru multe funcții involuntare la om. Al nostru hipotalamus conține neuroni în zona anterioară și preoptică specializată în înregistrarea modificărilor de temperatură internă și a activității cortexului cerebral. Prin urmare, când sosește informația că există un exces de căldură (fie ea internă sau externă), hipotalamusul transmite semnalul prin fibrele colinergice către glandele eccrine din toată pielea astfel încât excreta sudoare.

Transpirația iese prin porii care leagă glandele eccrine de piele. Deoarece fluidele au nevoie de căldură pentru a se evapora (la urma urmei, căldura este energie), ele „prind” această temperatură excesivă a suprafeței corpului, ceea ce face ca sistemul nostru general să devină răcire. Prin evaporarea transpirației, 27% din căldura corpului este disipată, deci nu este surprinzător faptul că acest mecanism este activat în cazul oricărei variații fizice și / sau de mediu..

În acest caz, ne aflăm la un nivel teoretic înainte de un mecanism de reglare a feedback-ului negativ. Interesul organismului este de a menține temperatura corpului (parametrul X) într-un interval adecvat cât mai aproape posibil de ideal, care este între 36 și 37 de grade. În acest sistem, complexul funcțional răspunde invers la stimulii externi.

Dacă devenim filozofici putem concepe și selecția naturală sau deriva genetică ca mecanisme de reglare din punct de vedere evolutiv. Selecția naturală exercită presiune asupra sistemului deschis care este o populație, selectând genele care sunt cele mai benefice pe termen lung și ignorând cele mai puțin adaptabile.

De exemplu, un animal dintr-o specie de pasăre care se naște (printr-o mutație de novo) cu un cioc mai lung mai mare decât restul, ar putea avea o facilitate mai mare pentru a vâna insecte printre scoarțele copaci. Deoarece această ființă vie are un avantaj față de restul, se va putea hrăni mai mult, va crește mai mult și, prin urmare, va fi mai puternică atunci când vine vorba de a concura cu restul masculilor pentru a se reproduce. Dacă trăsătura „ciocului mare” este ereditară, este de așteptat ca descendenții acelui animal să fie mai viabili decât restul.

Astfel, de-a lungul generațiilor, trăsătura „vârfului mare” ar crește în populație, deoarece pur și simplu cei care o prezintă trăiesc mai mult și au mai multe oportunități de reproducere. Selecția naturală acționează ca un mecanism clar de reglare evolutivă în acest caz, deoarece proporția de gene dintr-o populație variază în funcție de impozițiile mediului.

• S-ar putea să vă intereseze: „Teoria evoluției biologice: ce este și ce explică aceasta”

Relua

După cum ați văzut, mecanismele de reglementare din lumea biologiei depășesc cu mult termoreglarea sau consumul de energie. De la expresia genelor până la evoluția speciilor, totul poate fi rezumat într-un feedback pozitiv sau negativ care încearcă să atingă un punct maxim de eficacitate, la un moment dat sau altul. În final, obiectivul este de a atinge echilibrul intern maxim în toate modurile posibile, ținând seama întotdeauna de constrângerile de mediu.

Referințe bibliografice:

• Bechtel, W. (2011). Mecanism și explicație biologică. Filosofia științei, 78 (4), 533-557.
• Brocklehurst, B. și McLauchlan, K. LA. (1996). Mecanism de radicali liberi pentru efectele câmpurilor electromagnetice de mediu asupra sistemelor biologice. Revista internațională de biologie a radiațiilor, 69 (1), 3-24.
• Endler, J. LA. (2020). Selecția naturală în sălbăticie (MPB-21), volumul 21. Princeton University Press.
• Gadgil, M. și Bossert, W. H. (1970). Consecințele istorice ale vieții selecției naturale. The Naturalist American, 104 (935), 1-24.
• Godfrey-Smith, P. (2009). Populațiile darwiniene și selecția naturală. Presa Universitatii Oxford.
• Hastings, J. W. și Sweeney, B. M. (1957). Despre mecanismul independenței temperaturii într-un ceas biologic. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 43 (9), 804.
• Lednev, V. V. (1991). Posibil mecanism de influență a câmpurilor magnetice slabe asupra sistemelor biologice. Bioelectromagnetică, 12 (2), 71-75.
• Leigh Jr, E. G. (1970). Selecție naturală și mutabilitate. The Naturalist American, 104 (937), 301-305.
• Persson, B. N. J. (2003). Despre mecanismul de aderență în sistemele biologice. Jurnalul de fizică chimică, 118 (16), 7614-7621.
• Stolman, L. P. (2008). Hiperhidroza: tratament medical și chirurgical. Eplasty, 8.