Η ομοιόσταση είναι η διαδικασία της φυσιολογικής σταθερότητας ενός ζωντανού οργανισμού
Εικόνα: Τζον Τζάκσον στο Unsplash
Η λέξη ομοιόσταση προέρχεται από τους Έλληνες ριζοσπάστες homeo (το ίδιο) και στάση (για να μείνει) και επινοήθηκε από τον Αμερικανό γιατρό και φυσιολόγο Walter Cannon. Ο όρος χρησιμοποιείται για να δείξει την ιδιότητα ενός οργανισμού να παραμείνει σε ισορροπία, ανεξάρτητα από τις αλλαγές που συμβαίνουν στο εξωτερικό περιβάλλον.
Η ομοιόσταση διασφαλίζεται από ένα σύνολο διαδικασιών που αποτρέπουν μεταβολές στη φυσιολογία ενός οργανισμού. Εάν οι συνθήκες του εξωτερικού περιβάλλοντος υφίστανται συνεχείς διακυμάνσεις, οι ομοιοστατικοί μηχανισμοί είναι εκείνοι που εγγυώνται ότι οι επιπτώσεις αυτών των αλλαγών στους οργανισμούς είναι ελάχιστες.
Ομοιοστατικοί μηχανισμοί
Οι μηχανισμοί που ελέγχουν τη θερμοκρασία του σώματος, το pH, τον όγκο των σωματικών υγρών, την αρτηριακή πίεση, τον καρδιακό ρυθμό και τη συγκέντρωση στοιχείων στο αίμα είναι τα κύρια εργαλεία που χρησιμοποιούνται για τη διατήρηση της φυσιολογικής ισορροπίας. Γενικά, αυτοί οι μηχανισμοί λειτουργούν μέσω αρνητικών ανατροφοδοτήσεων .
Η ανατροφοδότηση αρνητική ή αρνητική ανάδραση είναι ένας από τους πιο σημαντικούς μηχανισμούς για τη διατήρηση της ομοιόστασης. Αυτός ο μηχανισμός εγγυάται μια αντίθετη αλλαγή σε σχέση με την αρχική αλλαγή, δηλαδή δρα στη μείωση ενός συγκεκριμένου ερεθίσματος, διασφαλίζοντας την κατάλληλη ισορροπία για το σώμα. Η ρύθμιση της ποσότητας γλυκόζης στο αίμα είναι ένα παράδειγμα αρνητικής ανατροφοδότησης .
Όταν τρώμε, ο ρυθμός γλυκόζης στο αίμα αυξάνεται, διεγείροντας την παραγωγή ινσουλίνης. Αυτή η ορμόνη διασφαλίζει ότι τα κύτταρα απορροφούν τη γλυκόζη και αποθηκεύουν την περίσσεια με τη μορφή γλυκογόνου, μειώνοντας τα επίπεδα σακχάρου στο αίμα. Όταν τα επίπεδα γλυκόζης μειώνονται, η ινσουλίνη σταματά να απελευθερώνεται. Από την άλλη πλευρά, όταν τα επίπεδα σακχάρου είναι κάτω από τα φυσιολογικά, εμφανίζεται έκκριση γλυκαγόνης. Αυτή η ορμόνη, σε αντίθεση με την ινσουλίνη, απελευθερώνει γλυκόζη που αποθηκεύεται με τη μορφή γλυκογόνου, αυξάνοντας τα επίπεδα της ουσίας στο αίμα. Καθώς αυξάνονται τα επίπεδα γλυκόζης, η έκκριση γλυκαγόνης διακόπτεται.
Διαίρεση της ομοιόστασης
Η ομοιόσταση μπορεί να χωριστεί σε τρεις υπο-περιοχές: οικολογική ομοιόσταση, βιολογική ομοιόσταση και ομοιόσταση ανθρώπου.
Οικολογική ομοιόσταση
Η οικολογική ομοιόσταση αναφέρεται στην ισορροπία στο πλανητικό επίπεδο. Σύμφωνα με την υπόθεση της Γαίας, που επεξεργάστηκε ο επιστήμονας James Lovelock, ο πλανήτης Γη είναι ένας τεράστιος ζωντανός οργανισμός, ικανός να αποκτήσει ενέργεια για τη λειτουργία του, να ρυθμίσει το κλίμα και τη θερμοκρασία του, να εξαλείψει τα συντρίμιά του και να καταπολεμήσει τις δικές του ασθένειες, δηλαδή, καθώς και άλλα ζωντανά όντα, ο πλανήτης είναι ένας οργανισμός ικανός αυτορρύθμισης.
Αυτή η υπόθεση δείχνει επίσης ότι τα ζωντανά όντα είναι σε θέση να τροποποιήσουν το περιβάλλον στο οποίο ζουν, καθιστώντας το πιο κατάλληλο για την επιβίωσή τους. Με αυτόν τον τρόπο, η Γη θα ήταν ένας πλανήτης του οποίου η ζωή θα ελέγχει τη διατήρηση της δικής της ζωής μέσω μηχανισμών ανάδρασης και διαφορετικών αλληλεπιδράσεων. Από αυτή την άποψη, ολόκληρος ο πλανήτης διατηρεί ομοιόσταση.
Η συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα (CO2) στην ατμόσφαιρα είναι ένα παράδειγμα. Χωρίς την παρουσία φωτοσυνθετικών οργανισμών, τα επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα θα ήταν πολύ υψηλά, αποκρύπτοντας την ύπαρξη αερίων οξυγόνου και αζώτου. Με την εμφάνιση των όντων που εκτελούν φωτοσύνθεση, η συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα μειώθηκε σημαντικά, αυξάνοντας τα επίπεδα των αερίων οξυγόνου και αζώτου, τα οποία επέτρεψαν κατάλληλες συνθήκες για την εμφάνιση και επιβίωση άλλων οργανισμών.
Βιολογική ομοιόσταση
Η βιολογική ομοιόσταση αντιστοιχεί στη διατήρηση του εσωτερικού περιβάλλοντος εντός ανεκτών ορίων. Το εσωτερικό περιβάλλον ενός ζωντανού οργανισμού αποτελείται βασικά από τα σωματικά του υγρά, τα οποία περιλαμβάνουν πλάσμα αίματος, λέμφη και άλλα ενδοκυτταρικά υγρά. Η διατήρηση σταθερών συνθηκών σε αυτά τα υγρά είναι απαραίτητη για τα ζωντανά όντα. Εάν είναι ασταθής, μπορεί να είναι επιβλαβείς για το γενετικό υλικό.
Αντιμέτωποι με μια συγκεκριμένη διακύμανση στο εξωτερικό περιβάλλον, ένας οργανισμός μπορεί να είναι ρυθμιστής ή συμμορφωτής. Οι ρυθμιστικοί φορείς είναι αυτοί που καταναλώνουν ενέργεια για να διατηρήσουν το εσωτερικό τους περιβάλλον με τα ίδια χαρακτηριστικά. Τα κονφορμιστικά σώματα, με τη σειρά τους, προτιμούν να μην ξοδεύουν ενέργεια για τον έλεγχο του εσωτερικού τους περιβάλλοντος. Τα ενδοθερμικά ζώα, για παράδειγμα, είναι σε θέση να διατηρούν σταθερή τη θερμοκρασία του σώματός τους από εσωτερικούς μηχανισμούς. Τα έκτοπα ζώα, από την άλλη πλευρά, χρειάζονται εξωτερικές πηγές θερμότητας για να αυξήσουν και να διατηρήσουν τη θερμοκρασία του σώματός τους σταθερή. Επομένως, τα θηλαστικά μπορούν να παραμείνουν για μεγάλα χρονικά διαστήματα χωρίς να εκτεθούν στον ήλιο, ενώ τα ερπετά και τα αμφίβια χρειάζονται τη ζεστασιά του περιβάλλοντος για να διατηρηθούν ζεστά.
Ανθρώπινη ομοιόσταση
Η ανθρώπινη ομοιόσταση εξασφαλίζεται από ορισμένες φυσιολογικές διεργασίες, οι οποίες συμβαίνουν σε οργανισμούς με συντονισμένο τρόπο. Οι μηχανισμοί που ελέγχουν τη θερμοκρασία του σώματος, το pH, τον όγκο των σωματικών υγρών, την αρτηριακή πίεση, τον καρδιακό ρυθμό και τη συγκέντρωση στοιχείων στο αίμα είναι τα κύρια εργαλεία που χρησιμοποιούνται στον φυσιολογικό έλεγχο, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως. Εάν αυτοί οι παράγοντες είναι εκτός ισορροπίας, μπορούν να επηρεάσουν την εμφάνιση χημικών αντιδράσεων απαραίτητων για τη συντήρηση του σώματος.
Η θερμική ρύθμιση είναι ένα παράδειγμα ενός φυσιολογικού μηχανισμού που χρησιμοποιεί το σώμα για να διατηρήσει τη θερμοκρασία του σταθερή. Όταν ασκούμε σωματική δραστηριότητα, η θερμοκρασία του σώματός μας τείνει να αυξάνεται. Ωστόσο, αυτή η αλλαγή λαμβάνεται από το νευρικό σύστημα, το οποίο ενεργοποιεί την απελευθέρωση του ιδρώτα, το οποίο είναι υπεύθυνο για την ψύξη του σώματός μας καθώς εξατμίζεται.
συμπέρασμα
Η διατήρηση του εσωτερικού περιβάλλοντος σε ισορροπία είναι απαραίτητη για την ορθή λειτουργία των συστημάτων που απαρτίζουν το σώμα κάθε ζωντανού όντος. Τα ένζυμα, για παράδειγμα, είναι ουσίες που δρουν ως βιολογικοί καταλύτες, επιταχύνοντας την ταχύτητα διαφόρων αντιδράσεων. Για να εκτελέσουν τη λειτουργία τους, χρειάζονται κατάλληλο περιβάλλον, με θερμοκρασία και pH εντός φυσιολογικού εύρους. Επομένως, ένα ισορροπημένο σώμα είναι ένα υγιές σώμα.
