Düzenleyici mekanizmalar: ne oldukları ve vücudu nasıl çalıştırdıkları

Hem hayvanlar hem de bitkiler olan canlılar, çevreden besin ve gazlar elde eden ve çevremizdeki atık maddeleri sürekli olarak salgılayan açık sistemlerdir. Bizim için dışkı nedir, diğer mikroorganizmalar ve omurgasızlar için, bir parçası haline gelen etli maddelerdir. dokuları (organik madde), böylece karbon döngüsünün trofik zincirleri içinde devam etmesine izin verir. ekosistemler.

Açık bir sistem olmak hayatta kalmak için gereklidir: enerji ne yaratılır ne de yok edilir, sadece dönüşümler (enerji korunumu yasasına göre) ve bu nedenle onu çevreden almalıyız sürekli. Bununla birlikte, bunun da birkaç olumsuz noktası vardır, sürekli olarak ısıyı ortada dağıttığımız için, bağımlı olduğumuz tüm biyolojik görevlerimiz için çevremiz ve çevremizde olanların doğrudan bir sonucu olarak hastalanıp ölebiliriz. çevre.

Değişen kaosa yani çevreyi düzene sokmak için, vücudumuz bir dizi biyolojik ve/veya fizyolojik düzenleyici mekanizma sunar çevrede meydana gelebilecek değişiklikleri telafi ederek istikrarlı bir iç durumu sürdürmek. Nasıl olduklarını görelim.

• İlgili makale: "Biyolojinin 10 dalı: amaçları ve özellikleri"

Düzenleyici mekanizma nedir?

Biyolojide bir mekanizma, nedensel olarak etkileşime giren, dahili, harici veya her ikisi de dahil olmak üzere çevre üzerinde bir veya daha fazla etkisi olan süreçlere yol açan parçalardan oluşan bir sistem. Bir mekanizma, insanın sıcak bir anda terlemesine neden olan süreç olabilir (fizyoloji), ancak doğal seleksiyon veya genetik sürüklenme de mekanizmalar olarak kabul edilir, ancak bu durumda doğal olarak evrimsel.

Düzenleyici mekanizmalar dünyasında hiçbir şey siyah ya da beyaz değildir, çünkü biyolojik varlıklar, sistemleri sürekli etkileşim ve geri bildirimde olan son derece karmaşık varlıklardır (çok bileşenli).. Çeşitliliğinin ötesinde, bir canlının altında yatan mekanizmalarda üç büyük seviye ayırt edilebilir:

• Genetik mekanizmalar: hiyerarşide en düşük. Genlerin işleyişi ve ekspresyonu esastır, ancak herhangi bir sistemin bazal substratına karşılık gelirler.
• Hücresel işleyişin mekanizmaları: Bir sonraki mekanizma, hücreyi ve dolayısıyla vücudun organlarını ve dokularını ilgilendiren mekanizmadır.
• Sinir ve endokrin mekanizmalar: evrimsel ölçekte en gelişmiş düzenleyici mekanizmalardır.

Tüm canlıların genetik mekanizmaları vardır, çünkü tanım gereği bir hücrenin gelecekteki durumlarda kendini kopyalayabilmesi için bir genoma sahip olması gerekir (bakterilerde olduğu gibi sadece bir kromozom olsa bile). Öte yandan, her canlı varlık en az bir hücresel düzenleme mekanizmasına sahip olmalıdır. tüm organizmayı oluştursa da (bakteri ve arkelerde olduğu gibi) yaşamın temeli hücredir.

Tahmin edebileceğiniz gibi fizyolojik düzenleyici mekanizmaların zirvesi (bezler ve nöronlar, sırasıyla endokrin ve sinir sistemleri) en evrimsel hayvanlarla sınırlıdır karmaşıkOmurgalılar olduğumuz için, diğer canlıların da kendi sinir ve endokrin ölçekleri olmasına rağmen.

Bu noktada, düzenleyici devrelerin iki geri bildirim sistemi (geri bildirim) sunabileceğine dikkat edilmelidir: pozitif ve negatif. Bunların nelerden oluştuğunu aşağıdaki satırlarda kısaca açıklıyoruz.

1. Olumsuz geribildirim

Bu zaman, düzenleme mekanizması, her zaman X0 değerine yakın, çok özel bir spektrumda bir X parametresini kontrol altında tutmaya çalışır., belirli bir ortamda maksimum optimum olan. X parametresinin değerleri, bilgi kanalları (termoreseptörler ve diğer sinir grupları) ve bilginin en iyi şekilde çevreye dayalı tepkiler üretecek mekanizmanın merkezine getirilmesi mümkün.

2. Olumlu geribildirim

Bu durumda işler değişir. Olumlu geribildirim düzenleme mekanizmalarının amacı, belirli koşullara ulaşıldıktan sonra X0 değerinden sapan X parametresinin maksimum etkinlik noktasına ulaşmak.

Oldukça karmaşık kavramlar içinde hareket etmemize rağmen, olumsuz ve olumlu bir geri bildirim arasındaki farkı anlamak çok kolaydır: ilk durumda, Sistem, sinyalin tersi yönde tepki verir, yani sistemin çıkışını iyi durumda kalması için "dengeleme" eğilimindedir. sabit. Öte yandan, pozitif geri beslemede, bir sistemin etkileri veya çıktıları, girişte kümülatif etkilere neden olur. İkinci durumda, tanımı gereği kararsız bir denge noktası sunan bir sistemdir.

• İlginizi çekebilir: "İnsan vücudunun 12 sistemi (ve nasıl çalıştıkları)"

Düzenleyici mekanizma örnekleri

Oldukça eterik kavramlar arasında hareket ettik, bu nedenle fizyolojik bir bakış açısından düzenleyici bir mekanizmanın ne olduğunu biraz örneklemek faydalı olacaktır. Örneğin, insanlarda terlemenin nasıl meydana geldiğini anlamak istediğimizi varsayalım. Göreyim seni.

Öncelikle belirtmek gerekir ki terleme, insanlarda istemsiz birçok işlevden sorumlu olan sempatik sinir sistemi tarafından modüle edilen düzenleyici bir mekanizmadır.. bizim hipotalamus iç sıcaklıktaki ve serebral korteksin aktivitesindeki değişiklikleri kaydetmede uzmanlaşmış ön ve preoptik alanda nöronlar içerir. Bu nedenle, aşırı ısı (iç veya dış) olduğu bilgisi geldiğinde, hipotalamus, sinyali kolinerjik lifler aracılığıyla derideki ekrin bezlerine gönderir. ter salgılar.

Ter, ekrin bezlerini deriye bağlayan gözeneklerden dışarı çıkar. Akışkanlar buharlaşmak için ısıya ihtiyaç duyduğundan (sonuçta ısı enerjidir), "yakalanırlar" genel sistemimize neden olan bu aşırı vücut yüzey sıcaklığı sakin ol. Terin buharlaşması yoluyla vücut ısısının %27'si dağılır, bu nedenle herhangi bir fiziksel ve/veya çevresel değişiklik durumunda bu mekanizmanın devreye girmesi şaşırtıcı değildir..

Bu durumda olumsuz bir geri besleme düzenleme mekanizmasından önce teorik düzeydeyiz. Organizmanın ilgisi, vücut ısısını (parametre X) ideale mümkün olduğunca yakın, yani 36 ile 37 derece arasında uygun bir aralıkta tutmaktır. Bu sistemde fonksiyonel kompleks, dış uyaranlara ters tepki verir.

felsefi olursak doğal seçilimi veya genetik sürüklenmeyi düzenleyici mekanizmalar olarak da düşünebiliriz. evrimsel bir bakış açısıyla. Doğal seçilim, bir popülasyon olan açık sistem üzerinde, uzun vadede en faydalı genleri seçerek ve en az adaptif olanları göz ardı ederek baskı uygular.

Örneğin, daha uzun gagalı (de novo mutasyonla) doğan bir kuş türünden bir hayvan diğerlerinden daha büyükse, kabukları arasında böcekleri avlamak için daha büyük bir tesise sahip olabilirdi. ağaçlar. Bu canlı diğerlerine göre daha avantajlı olduğu için daha fazla beslenebilecek, daha fazla büyüyecek ve dolayısıyla üremek için diğer erkeklerle rekabet ederken daha güçlü olacaktır. "Büyük gaga" özelliği kalıtsal ise, o hayvanın yavrularının diğerlerinden daha canlı olması beklenir.

Böylece nesiller boyunca, popülasyonda “büyük zirve” özelliği artacaktır, çünkü onu sunanlar daha uzun yaşar ve üremek için daha fazla fırsata sahiptir. Doğal seçilim bu durumda açık bir evrimsel düzenleme mekanizması olarak hareket eder, çünkü bir popülasyondaki genlerin oranı çevrenin dayatmalarına göre değişir.

• İlginizi çekebilir: "Biyolojik evrim teorisi: ne olduğu ve neyi açıkladığı"

Devam et

Görmüş olabileceğiniz gibi, biyoloji dünyasındaki düzenleyici mekanizmalar, termoregülasyon veya enerji tüketiminin çok ötesine geçer. Genlerin ifadesinden türlerin evrimine kadar her şey, maksimum etkinlik noktasına ulaşmayı amaçlayan olumlu veya olumsuz bir geri bildirimde özetlenebilir., bir noktada veya başka bir yerde. Sonuç olarak amaç, her zaman çevresel kısıtlamaları dikkate alarak, mümkün olan her şekilde maksimum iç dengeye ulaşmaktır.

Bibliyografik referanslar:

• Bektel, W. (2011). Mekanizma ve biyolojik açıklama. Bilim felsefesi, 78 (4), 533-557.
• Brocklehurst, B. ve McLauchlan, K. İÇİN. (1996). Çevresel elektromanyetik alanların biyolojik sistemler üzerindeki etkileri için serbest radikal mekanizma. Uluslararası radyasyon biyolojisi dergisi, 69 (1), 3-24.
• Endler, J. İÇİN. (2020). Vahşi Doğada Doğal Seleksiyon (MPB-21), Cilt 21. Princeton Üniversitesi Yayınları.
• Gadgil, M. ve Bossert, W. H. (1970). Doğal seçilimin yaşam tarihsel sonuçları. Amerikan Doğabilimci, 104 (935), 1-24.
• Godfrey-Smith, P. (2009). Darwinci popülasyonlar ve doğal seleksiyon. Oxford Üniversitesi Yayınları.
• Hastings, J. W. ve Sweeney, B. M. (1957). Biyolojik bir saatte sıcaklıktan bağımsız olma mekanizması üzerine. Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Bilimler Akademisi Bildirileri, 43 (9), 804.
• Lednev, V. V. (1991). Zayıf manyetik alanların biyolojik sistemler üzerindeki etkisi için olası mekanizma. Biyoelektromanyetik, 12 (2), 71-75.
• Leigh Jr, E. G. (1970). Doğal seçilim ve değişkenlik. Amerikan Doğabilimci, 104 (937), 301-305.
• Kişi, B. N. J. (2003). Biyolojik sistemlerde yapışma mekanizması üzerine. Kimyasal Fizik Dergisi, 118 (16), 7614-7621.
• Stolman, L. P. (2008). Hiperhidroz: tıbbi ve cerrahi tedavi. Estetik, 8.