Ce este homeostazia

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 oameni, trebuie să își regleze mediul intern pentru a procesa energia și, în cele din urmă, pentru a supraviețui. De exemplu, dacă tensiunea arterială crește vertiginos sau temperatura corpului scade, sistemele de organe se pot lupta să-și facă treaba și, în cele din urmă, pot ceda.

De ce este importantă homeostazia?

Fiziologul Walter Cannon a inventat termenul „homeostazie” în anii 1920, dezvoltând munca anterioară a regretatului fiziolog Claude Bernard. În anii 1870, Bernard a descris modul în care organismele complexe trebuie să mențină un echilibru 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).

Apreciată ca fiind un principiu de bază al fiziologiei, definiția de bază a homeostaziei dată de Cannon 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, potrivit LiveScience.

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 bolii 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, care se află adesea în creier. Centrul de control direcționează apoi mușchii, organele și glandele pentru a corecta perturbarea. Această buclă 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 din 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, potrivit 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, este posibil 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 reacție negativă datează de la descrierea homeostaziei făcută de Cannon în anii 1920 și a fost prima explicație a modului în care funcționează homeostazia. Însă, în ultimele decenii, mulți oameni de știință au susținut că organismele sunt capabile să anticipeze potențiale perturbări ale homeostaziei, în loc să reacționeze la ele doar după ce acestea au avut loc.

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 schimbările tranzitorii din mediul înconjurător, 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. De asemenea, punctele de setare se pot schimba 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 potențiale perturbări 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 va sosi, în loc să se lupte pentru a controla glicemia 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 ar putea 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.”

O „ipoteză informațională” pentru homeostazie

Este posibil ca sistemele homeostatice să fi evoluat în primul rând pentru a ajuta organismele să mențină o funcționare optimă în diferite medii și situații. Dar, potrivit unui eseu din 2013 din revista Trends in Ecology & Evolution, unii oameni de știință susțin că 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 domeniul științelor vieții timp de aproape un secol. Deși sunt 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 homeostazia ca un cadru pentru a înțelege modul în care oamenii și mașinile își mențin stabilitatea în ciuda perturbărilor.

Resurse suplimentare

Consultați grafice utile despre homeostazie de la Khan Academy. Aflați cum homeostazia are impact asupra fiziologiei umane cu Crash Course. Urmăriți acest videoclip de la Amoeba Sisters pentru a afla mai multe despre feedbackul negativ.