Homeostasia é a capacidade de manter um estado interno relativamente estável que persiste apesar das mudanças no mundo exterior. Todos os organismos vivos, das plantas aos cachorros e às pessoas, devem regular o seu ambiente interno para processar energia e, por fim, sobreviver. Se a sua pressão arterial disparar ou a temperatura corporal cair, por exemplo, o seu sistema de órgãos pode ter dificuldades em fazer o seu trabalho e eventualmente falhar.
Porque é importante a homeostase
O fisiologista Walter Cannon cunhou o termo “homeostase” na década de 1920, expandindo o trabalho anterior do fisiologista Claude Bernard. Na década de 1870, Bernard descreveu como organismos complexos devem manter o equilíbrio em seu ambiente interno, ou “milieu intérieur”, a fim de levar uma “vida livre e independente” no mundo além. Cannon aperfeiçoou o conceito e introduziu a homeostase ao público popular através do seu livro “The Wisdom of the Body” (The British Medical Journal, 1932).
Aclamado como um princípio fundamental da fisiologia, a definição básica de homeostase do Cannon permanece em uso hoje em dia. O termo deriva das raízes gregas que significam “similar” e “um estado de estabilidade”. O prefixo “homeo” sublinha que a homeostase não funciona como um termóstato ou um controlo de cruzeiro num carro, fixado a uma temperatura ou velocidade precisas. Ao invés disso, a homeostase mantém importantes fatores fisiológicos dentro de uma faixa aceitável de valores, de acordo com uma revisão da revista Appetite.
O corpo humano, por exemplo, regula suas concentrações internas de hidrogênio, cálcio, potássio e sódio, partículas carregadas das quais as células dependem para seu funcionamento normal. Processos homeostáticos também mantêm os níveis de água, oxigênio, pH e açúcar no sangue, bem como a temperatura corporal central, de acordo com uma revisão de 2015 em Advances in Physiology Education.
Em organismos saudáveis, os processos homeostáticos se desdobram constante e automaticamente, de acordo com a Scientific American. Múltiplos sistemas frequentemente trabalham em conjunto para manter estável um único fator fisiológico, como a temperatura corporal. Se estas medidas falharem ou falharem, um organismo pode sucumbir à doença, ou mesmo à morte.
Como a homeostase é mantida
Muitos sistemas homeostáticos escutam sinais de angústia do corpo para saber quando as variáveis-chave caem fora do seu intervalo apropriado. O sistema nervoso detecta estes desvios e reporta para um centro de controle, muitas vezes baseado no cérebro. O centro de controle então direciona os músculos, órgãos e glândulas para corrigir o distúrbio. O loop contínuo de distúrbio e ajuste é conhecido como “feedback negativo”, de acordo com o livro online Anatomia e Fisiologia.
Por exemplo, o corpo humano mantém uma temperatura central de cerca de 98,6 graus Fahrenheit (37 graus Celsius). Quando sobreaquecido, os termosensores na pele e no cérebro soam um alarme, iniciando uma reação em cadeia que direciona o corpo para o suor e a descarga. Quando arrefecido, o corpo responde tremendo e reduzindo a circulação sanguínea para a pele. Da mesma forma, quando os níveis de sódio sobem, o corpo sinaliza aos rins para conservar água e expelir o excesso de sal na urina concentrada, de acordo com dois estudos financiados pelo NIH.
Animais também ajustarão seu comportamento em resposta ao feedback negativo. Por exemplo, quando superaquecido, podemos derramar uma camada de roupa, mudar para a sombra, ou beber um copo de água fria.
Modelos modernos de homeostase
O conceito de feedback negativo remonta à descrição da homeostase feita por Cannon nos anos 20, e foi a primeira explicação de como a homeostase funciona. Mas nas últimas décadas, muitos cientistas argumentam que os organismos são capazes de antecipar potenciais perturbações da homeostase, em vez de apenas reagir a elas após o fato.
Este modelo alternativo de homeostase, conhecido como alostase, implica que o ponto de ajuste ideal para uma determinada variável pode mudar em resposta a mudanças ambientais transitórias, de acordo com um artigo de 2015 na Revisão Psicológica. O ponto pode mudar sob a influência de ritmos circadianos, ciclos menstruais ou flutuações diárias na temperatura corporal. Os set points também podem mudar em resposta a fenômenos fisiológicos, como a febre, ou para compensar processos homeostáticos múltiplos que ocorrem ao mesmo tempo, de acordo com uma revisão de 2015 em Advances in Physiology Education.
“Os set points em si não são fixos, mas podem mostrar plasticidade adaptativa”, disse Art Woods, biólogo da Universidade de Montana, no Missoula. “Este modelo permite respostas antecipadas a potenciais distúrbios futuros para fixar pontos”.
Por exemplo, na antecipação de uma refeição, o corpo segrega insulina extra, grelina e outros hormônios, de acordo com uma revisão do Appetite de 2007. Esta medida preventiva prepara o corpo para a enchente de calorias que chega, em vez de lutar para controlar o açúcar no sangue e as reservas de energia no seu rastro.
A capacidade de mudar os pontos de ajuste permite que os animais se adaptem aos estressores de curto prazo, mas podem falhar diante de desafios de longo prazo, como as mudanças climáticas.
“A ativação de sistemas de resposta homeostática pode ser boa por curtos períodos de tempo”, disse Woods. Mas eles não são projetados para durar por muito tempo. “Os sistemas homeostáticos podem falhar catastroficamente se forem empurrados para muito longe; assim, embora os sistemas possam ser capazes de lidar com climas novos a curto prazo, eles podem não ser capazes de lidar com mudanças maiores durante períodos de tempo mais longos”.
Manter a informação a fluir
Sistemas homeostáticos podem ter evoluído principalmente para ajudar os organismos a manter uma função óptima em diferentes ambientes e situações. Mas, de acordo com um ensaio de 2013 na revista Trends in Ecology & Evolution, alguns cientistas teorizam que a homeostase fornece principalmente um “fundo tranquilo” para as células, tecidos e órgãos se comunicarem uns com os outros. A teoria defende que a homeostase torna mais fácil para os organismos extrair informações importantes do ambiente e sinais de transporte entre partes do corpo.
Independentemente do seu propósito evolutivo, a homeostase tem moldado a pesquisa nas ciências da vida por quase um século. Embora discutidos principalmente no contexto da fisiologia animal, os processos homeostáticos também permitem que as plantas administrem as reservas de energia, nutram as células e respondam aos desafios ambientais. Para além da biologia, as ciências sociais, a cibernética, a informática e a engenharia utilizam a homeostase como uma estrutura para compreender como as pessoas e as máquinas mantêm a estabilidade apesar das perturbações.