Homeostazia este capacitatea de a menține o stare internă relativ stabilă care persistă în ciuda schimbărilor din lumea exterioară. Toate organismele vii, de la plante la căței și până la oameni, trebuie să își regleze mediul intern pentru a-și procesa energia și, în cele din urmă, pentru a supraviețui. Dacă tensiunea arterială crește vertiginos sau temperatura corpului scade brusc, de exemplu, sistemele de organe se pot strădui să își facă treaba și, în cele din urmă, să cedeze.
De ce este importantă homeostazia
Fiziologul Walter Cannon a inventat termenul „homeostazia” în anii 1920, dezvoltând lucrările anterioare ale regretatului fiziolog Claude Bernard. În anii 1870, Bernard a descris modul în care organismele complexe trebuie să mențină echilibrul în mediul lor intern, sau „milieu intérieur”, pentru a duce o „viață liberă și independentă” în lumea de dincolo. Cannon a perfecționat acest concept și a introdus homeostazia în rândul publicului popular prin cartea sa, „Înțelepciunea corpului” (The British Medical Journal, 1932).
Alaudată ca un principiu de bază al fiziologiei, definiția de bază a lui Cannon a homeostaziei rămâne în uz și astăzi. Termenul derivă din rădăcini grecești care înseamnă „similar” și „o stare de stabilitate”. Prefixul „homeo” subliniază faptul că homeostazia nu funcționează ca un termostat sau ca un control de croazieră la o mașină, fixat la o temperatură sau viteză precisă. În schimb, homeostazia menține factorii fiziologici importanți într-un interval acceptabil de valori, potrivit unei analize publicate în revista Appetite.
Corpul uman, de exemplu, își reglează concentrațiile interne de hidrogen, calciu, potasiu și sodiu, particule încărcate pe care celulele se bazează pentru funcționarea normală. Procesele homeostatice mențin, de asemenea, nivelurile de apă, oxigen, pH și zahăr din sânge, precum și temperatura centrală a corpului, potrivit unei recenzii din 2015 din Advances in Physiology Education.
În organismele sănătoase, procesele homeostatice se desfășoară în mod constant și automat, potrivit Scientific American. Mai multe sisteme lucrează adesea în tandem pentru a menține constant un singur factor fiziologic, cum ar fi temperatura corpului. Dacă aceste măsuri se clatină sau eșuează, un organism poate ceda în fața unei boli sau chiar a morții.
Cum se menține homeostazia
Multe sisteme homeostatice ascultă semnalele de primejdie ale organismului pentru a ști când variabilele cheie ies din intervalul lor adecvat. Sistemul nervos detectează aceste abateri și raportează către un centru de control, adesea cu sediul în creier. Centrul de control direcționează apoi mușchii, organele și glandele pentru a corecta perturbarea. Bucla continuă de perturbare și ajustare este cunoscută sub numele de „feedback negativ”, conform manualului online Anatomie și Fiziologie.
De exemplu, corpul uman menține o temperatură centrală de aproximativ 98,6 grade Fahrenheit (37 grade Celsius). Atunci când se supraîncălzește, termosenzorii din piele și creier sună o alarmă, inițiind o reacție în lanț care dirijează corpul să transpire și să se clătească. Atunci când este răcit, organismul răspunde prin frisoane și prin reducerea circulației sângelui la nivelul pielii. În mod similar, atunci când nivelul de sodiu crește brusc, organismul semnalează rinichilor să conserve apa și să expulzeze excesul de sare în urină concentrată, conform a două studii finanțate de NIH.
Animalele își vor ajusta, de asemenea, comportamentul ca răspuns la un feedback negativ. De exemplu, atunci când suntem supraîncălziți, putem să renunțăm la un strat de haine, să ne mutăm la umbră sau să bem un pahar de apă rece.
Modele moderne de homeostazie
Conceptul de feedback negativ datează de la descrierea homeostaziei de către Cannon în anii 1920 și a fost prima explicație a modului în care funcționează homeostazia. Dar, în ultimele decenii, mulți oameni de știință susțin că organismele sunt capabile să anticipeze potențiale perturbări ale homeostaziei, mai degrabă decât să reacționeze la ele doar după aceea.
Acest model alternativ al homeostaziei, cunoscut sub numele de alostazie, implică faptul că punctul de setare ideal pentru o anumită variabilă se poate schimba ca răspuns la modificări tranzitorii ale mediului, potrivit unui articol din 2015 din Psychological Review. Punctul se poate schimba sub influența ritmurilor circadiene, a ciclurilor menstruale sau a fluctuațiilor zilnice ale temperaturii corpului. Punctele de setare se pot schimba, de asemenea, ca răspuns la fenomene fiziologice, cum ar fi febra, sau pentru a compensa mai multe procese homeostatice care au loc în același timp, potrivit unei recenzii din 2015 din Advances in Physiology Education.
„Punctele de setare în sine nu sunt fixe, ci pot prezenta plasticitate adaptativă”, a declarat Art Woods, biolog la Universitatea Montana din Missoula. „Acest model permite răspunsuri anticipative la viitoarele perturbări potențiale ale punctelor de setare.”
De exemplu, în anticiparea unei mese, organismul secretă un plus de insulină, grelină și alți hormoni, potrivit unei analize din 2007 din Appetite. Această măsură preventivă pregătește organismul pentru potopul de calorii care vine, mai degrabă decât să se lupte pentru a controla zahărul din sânge și rezervele de energie în urma acestuia.
Capacitatea de a schimba punctele de setare permite animalelor să se adapteze la factorii de stres pe termen scurt, dar acestea pot eșua în fața provocărilor pe termen lung, cum ar fi schimbările climatice.
„Activarea sistemelor de răspuns homeostatic poate fi bună pentru perioade scurte de timp”, a spus Woods. Dar ele nu sunt concepute să dureze mult timp. „Sistemele homeostatice pot eșua în mod catastrofal dacă sunt împinse prea departe; astfel, deși sistemele pot fi capabile să facă față climatului nou pe termen scurt, s-ar putea să nu fie capabile să facă față unor schimbări mai mari pe perioade mai lungi de timp.”
Păstrarea fluxului de informații
Sistemele homeostatice este posibil să fi evoluat în primul rând pentru a ajuta organismele să își mențină funcția optimă în diferite medii și situații. Dar, potrivit unui eseu din 2013 din revista Trends in Ecology & Evolution, unii oameni de știință susțin teoria conform căreia homeostazia oferă în primul rând un „fundal liniștit” pentru ca celulele, țesuturile și organele să comunice între ele. Teoria postulează că homeostazia face ca organismele să extragă mai ușor informații importante din mediul înconjurător și să facă naveta de semnale între părțile corpului.
Indiferent de scopul său evolutiv, homeostazia a modelat cercetarea în științele vieții timp de aproape un secol. Deși discutate mai ales în contextul fiziologiei animale, procesele homeostatice permit, de asemenea, plantelor să gestioneze rezervele de energie, să hrănească celulele și să răspundă la provocările mediului. Dincolo de biologie, științele sociale, cibernetica, informatica și ingineria folosesc toate homeostazia ca un cadru pentru a înțelege modul în care oamenii și mașinile își mențin stabilitatea în ciuda perturbărilor.
.