Регулаторни механизми: шта су и како чине да тело делује

Жива бића, и животиње и биљке, су отворени системи који континуирано добијају хранљиве састојке и гасове из околине и непрестано излучују отпадне супстанце у нашој средини. Оно што је за нас измет, за друге микроорганизме и бескичмењаци су сочне материје које постају део њихових ткива (органска материја), омогућавајући тако наставак циклуса угљеника у трофичким ланцима екосистеме.

Бити отворен систем неопходно је за преживљавање: енергија се нити ствара нити уништава, већ само трансформише (према закону о очувању енергије) и, према томе, морамо га добити из околине непрекидно. Међутим, ово такође има неколико негативних тачака, јер стално одвајамо топлоту у средини, о чему зависимо наше окружење за све наше биолошке задатке и можемо се разболети и умрети као директна последица онога што се дешава у нашем Животна средина.

Да уведете ред у променљиви хаос који је окружење, наша тела представљају низ биолошких и / или физиолошких регулаторних механизама да се одржи стабилно унутрашње стање, надокнађујући промене које се могу догодити у животној средини. Да видимо како су.

• Повезани чланак: „Десет грана биологије: њихови циљеви и карактеристике“

Шта је регулаторни механизам?

У биологији, механизам је систем са деловима који узрочно делују, што доводи до процеса који имају један или више ефеката на животну средину, било да су унутрашњи, спољни или обоје. Један механизам може бити процес који доводи до зноја људског бића у врућем тренутку (физиологија), али се природни одабир или генетски помак такође сматрају механизмима, мада у овом случају природе еволутивни.

У свету регулаторних механизама, од тада, ништа није црно или бело Биолошки ентитети су изузетно сложена бића (вишекомпонентна), чији су системи у непрекидној интеракцији и повратној спрези. Поред његове разноликости, у основним механизмима живог бића могу се разликовати три велика нивоа:

• Генетски механизми: најнижи у хијерархији. Функционисање гена и њихова експресија је од суштинског значаја, али они одговарају базалном супстрату било ког система.
• Механизми ћелијског функционисања: следећи механизам је онај који се тиче ћелије, а самим тим и органа и ткива тела.
• Нервни и ендокрини механизми: они су најнапреднији регулаторни механизми на еволуционој скали.

Сва жива бића имају генетске механизме, јер ћелија по дефиницији мора да има геном да би се сам реплицирала у будућим приликама (чак и ако је то само један хромозом, као код бактерија). С друге стране, свако живо биће мора да има бар један ћелијски механизам регулације, од основне јединице живота је ћелија, иако чини читав организам (као што је случај са бактеријама и архејама).

Као што можете замислити врхунац физиолошких регулаторних механизама (жлезде и неурони, који су део ендокрини, односно нервни систем) ограничен је на животиње које имају највише еволуције комплекс, као што смо кичмењаци, мада и друга жива бића имају своје нервне и ендокрине ваге.

У овом тренутку треба напоменути да регулаторни кругови могу представити два система повратних информација (повратне информације): позитивни и негативни. У следећим редовима укратко објашњавамо од чега се састоје.

1. Негативне повратне информације

Овај пут, механизам регулације настоји да параметар Кс одржи под контролом у врло специфичном спектру, увек близу вредности Кс0, што је максимални оптимум у одређеном окружењу. Вредности Кс параметра прикупљају се из околине или унутрашњег окружења путем информационих канала (као што су терморецептори и други нервних група) и информације се доводе у средиште механизма који ће на најбољи начин генерисати одговоре засноване на животној средини могуће.

2. Позитивне повратне информације

У овом случају се ствари мењају. Циљ механизама регулације позитивних повратних информација је достигну максималну тачку ефикасности параметра Кс, одступајућу од вредности Кс0, након што се постигну одређени услови.

Иако се крећемо у прилично сложеним концептима, разлику између негативне и позитивне повратне информације врло је лако разумјети: у првом случају, систем реагује на смер супротан сигналу, то јест тежи да „стабилизује“ излаз система тако да остане у добром стању. константан. С друге стране, у позитивним повратним информацијама ефекти или излази система узрокују кумулативне ефекте на улазу. У другом случају, то је систем који по дефиницији представља нестабилну тачку равнотеже.

• Можда ће вас занимати: „12 система људског тела (и како они раде)“

Примери регулаторних механизама

Прешли смо између прилично етеричних концепата, па би било корисно мало објаснити шта је регулаторни механизам са физиолошке тачке гледишта. Рецимо, на пример, да желимо да разумемо како се знојење јавља код људи. Само напред.

Пре свега треба напоменути да знојење је регулаторни механизам који модулира симпатички нервни систем, а који је одговоран за многе нехотичне функције код људи. Наше хипоталамус Садржи неуроне у предњем и преоптичном подручју специјализоване за бележење промена унутрашње температуре и активности мождане коре. Стога, када стигну информације да постоји вишак топлоте (била она унутрашња или спољашња), хипоталамус шаље сигнал кроз холинергична влакна до екриних жлезда широм коже тако да излучују зној.

Зној излази кроз поре које повезују екрине жлезде са кожом. Будући да течности треба топлота да би испарила (уосталом, топлота је енергија), они се „хватају“ овај вишак телесне површинске температуре, због чега постаје наш општи систем охладити. Испаравањем зноја, 27% телесне топлоте се расипа, па није изненађујуће што се овај механизам активира у случају било каквих физичких и / или промена у окружењу..

У овом случају смо на теоријском нивоу пред механизмом регулације негативне повратне спреге. Интерес организма је да одржава телесну температуру (параметар Кс) у погодном опсегу што је ближе идеалу, који је између 36 и 37 степени. У овом систему, функционални комплекс реагује обрнуто на спољне стимулусе.

Ако постанемо филозофски природни одабир или генетски помак такође можемо замислити као регулаторне механизме са еволуционог становишта. Природна селекција врши притисак на отворени систем који је популација, одабирући гене који су најкориснији на дужи рок и занемарујући оне најмање прилагодљиве.

На пример, животиња врсте птица која је рођена (де ново мутацијом) са дужим кљуном већи од осталих, могао би имати већи објекат за лов на инсекте међу корема дрвеће. Како ово живо биће има предност над остатком, моћи ће више да се храни, више ће расти и, према томе, биће јаче када се такмичи са остатком мужјака за репродукцију. Ако је особина „великог кљуна“ наследна, за очекивати је да ће потомци те животиње бити одрживији од осталих.

Тако би се током генерација особина „великог врхунца“ повећавала у популацији, јер једноставно они који је представљају живе дуже и имају више могућности за репродукцију. Природна селекција у овом случају делује као јасан механизам еволуционе регулације, јер удео гена у популацији варира у зависности од наметања животне средине.

• Можда ће вас занимати: „Теорија биолошке еволуције: шта је она и шта објашњава“

Резиме

Као што сте можда видели, регулаторни механизми у свету биологије превазилазе терморегулацију или потрошњу енергије. Од експресије гена до еволуције врсте, све се може сажети у позитивне или негативне повратне информације којима се жели постићи максимална тачка ефикасности, у једном или другом тренутку. На крају, циљ је постићи максималну унутрашњу равнотежу на сваки могући начин, увек узимајући у обзир еколошка ограничења.

Библиографске референце:

• Бецхтел, В. (2011). Механизам и биолошко објашњење. Филозофија науке, 78 (4), 533-557.
• Броцклехурст, Б. и МцЛауцхлан, К. ДО. (1996). Механизам слободних радикала за ефекте електромагнетних поља животне средине на биолошке системе. Међународни часопис за радиолошку биологију, 69 (1), 3-24.
• Ендлер, Ј. ДО. (2020). Природна селекција у дивљини. (МПБ-21), том 21. Принцетон Университи Пресс.
• Гадгил, М., & Боссерт, В. Х. (1970). Животне историјске последице природне селекције. Амерички природњак, 104 (935), 1-24.
• Годфреи-Смитх, П. (2009). Дарвинске популације и природна селекција. Окфорд Университи Пресс.
• Хастингс, Ј. В., & Свеенеи, Б. М. (1957). О механизму независности температуре у биолошком сату. Зборник Националне академије наука Сједињених Америчких Држава, 43 (9), 804.
• Леднев, В. В. (1991). Могући механизам утицаја слабих магнетних поља на биолошке системе. Биоелектромагнетика, 12 (2), 71-75.
• Леигх Јр, Е. Г. (1970). Природна селекција и променљивост. Амерички природњак, 104 (937), 301-305.
• Перссон, Б. Н. Ј. (2003). О механизму адхезије у биолошким системима. Часопис за хемијску физику, 118 (16), 7614-7621.
• Столман, Л. П. (2008). Хиперхидроза: медицинско и хируршко лечење. Епластика, 8.