ホメオスタシスとは、外界の変化にもかかわらず、比較的安定した内部状態を維持する能力のことをいいます。 植物から子犬、人間に至るまで、すべての生物は、エネルギーを処理し、最終的に生き残るために内部環境を調整する必要があります。 例えば、血圧が急上昇したり、体温が急降下したりすると、臓器系はその役割を果たせず、最終的には機能不全に陥るかもしれません。
なぜホメオスタシスが重要か
物理学者ウォルター キャノンは1920年代に、後期生理学者のクロード ベルナルドの以前の仕事を発展させて「恒常性」という言葉を作り上げました。 ベルナールは1870年代に、複雑な生物が外界で「自由で独立した生命」を営むためには、その内部環境（milieu intérieur）のバランスを保つ必要があることを説明した。 キャノンはこの概念に磨きをかけ、著書「身体の知恵」（The British Medical Journal, 1932年）を通じて、ホメオスタシスを一般の聴衆に紹介しました。
生理学の中核的な考え方として知られるキャノンのホメオスタシスの基本的な定義は、今日でも使用されています。 この用語は、「類似した」と「安定した状態」を意味するギリシャ語の語源に由来する。 ホメオ」という接頭語は、ホメオスタシスがサーモスタットや自動車のクルーズコントロールのように、ある正確な温度や速度に固定されて働くのではないことを強調している。 例えば、人体では、水素、カルシウム、カリウム、ナトリウムの内部濃度を調節しており、これらの荷電粒子は細胞が正常に機能するために必要なものです。 また、「Advances in Physiology Education」の2015年のレビューによると、恒常性プロセスは、水、酸素、pH、血糖値、および中核体温を維持します
健康な生物では、恒常性プロセスは絶えず自動的に展開します、とサイエンティフィック アメリカンは述べています。 体温のような単一の生理的要因を安定させるために、複数のシステムが連動して働くことがよくあります。
How homeostasis is maintained
Many homeostatic systems listen for distress signals from the body to know when key variables fall out of their appropriate range.とあるように、多くの恒常性維持システムは、体からの苦痛のシグナルを聞き取って、重要な変数が適切な範囲から外れたことを知ります。 神経系はこれらの逸脱を検出し、多くの場合、脳にあるコントロールセンターに報告する。 コントロールセンターは、筋肉、臓器、腺に障害を修正するように指示する。 7996>
たとえば、人間の体の芯の温度は華氏98.6度（摂氏37度）に保たれています。 過熱すると、皮膚と脳にある温度センサーがアラームを鳴らし、連鎖反応を起こして、体に汗をかかせ、体液を流すように指示します。 冷えると、体は震え、皮膚への血液循環を減らすことで反応する。 同様に、NIHが資金提供した2つの研究によると、ナトリウム濃度が急上昇すると、体は腎臓に信号を送り、水を節約して、濃縮した尿で過剰な塩分を排出するそうです。 例えば、過熱すると衣服を一枚脱いだり、日陰に移動したり、冷たい水を飲んだりする。
恒温性の現代モデル
負のフィードバックの概念は、1920年代のキャノンの恒温性の記述まで遡り、恒温性の仕組みを説明する最初のものであった。
アロスタシスとして知られるこのホメオスタシスの代替モデルは、Psychological Review誌の2015年の論文によると、特定の変数に対する理想的な設定点が一過性の環境変化に反応してシフトする可能性があることを示唆しています。 概日リズム、月経周期、体温の日内変動の影響を受けてポイントが移動することがあります。 また、『Advances in Physiology Education』の2015年のレビューによると、発熱などの生理現象に反応して、あるいは同時に行われている複数の恒常性維持プロセスを補償するために、セットポイントが変化することもあります
「セットポイント自体は固定されていませんが、適応的可塑性を示すことができます」と、ミズーラのモンタナ大学の生物学者、Art Woodsは述べています。 「このモデルは、セットポイントに対する今後の潜在的な妨害に対する予測的な反応を可能にします」
たとえば、2007 年の Appetite 誌のレビューによると、食事を予期して、体は余分のインスリン、グレリンおよびその他のホルモンを分泌します。
セットポイントをシフトする能力により、動物は短期的なストレス要因に適応することができますが、気候変動のような長期的な課題に直面すると、失敗する可能性があります。 しかし、それらは長く続くように設計されているわけではありません。 「したがって、システムは短期的な新しい気候を処理できるかもしれませんが、長期的な大きな変化を処理できないかもしれません」
情報の流れを保つ
恒常性システムは、主に生物が異なる環境や状況で最適な機能を維持できるよう進化してきたのかもしれません。 しかし、Trends in Ecology & Evolution誌の2013年のエッセイによると、一部の科学者は、恒常性は主に、細胞、組織、器官が互いに通信するための「静かな背景」を提供すると理論づけています。 この理論は、ホメオスタシスが、生物が環境から重要な情報を抽出し、身体の各部分の間で信号を伝達することを容易にすると仮定しています。
その進化上の目的にかかわらず、ホメオスタシスはほぼ1世紀にわたって生命科学における研究を形成してきました。 ほとんどの場合、動物生理学の文脈で議論されていますが、恒常性維持プロセスは、植物がエネルギー貯蔵を管理し、細胞に栄養を与え、環境問題に対応することも可能にしています。 生物学のほか、社会科学、サイバネティクス、コンピュータ科学、工学の分野でも、人や機械がどのように混乱にもかかわらず安定性を維持するかを理解する枠組みとして、ホメオスタシスが用いられている
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