Hvad er biologisk homeostase?
Homeostase bruges ofte som et ord til at beskrive ethvert system, der er i en stabil tilstand, selvkorrigerende og opretholdende. Det kan anvendes på et lukket system, såsom en nuklear-drevet robot rover til rumforskning. Oftere anvendes det til åbne systemer, der har input- og outputkanaler til interaktion med dets miljø eller med andre systemer. Meget komplekse systemer er imidlertid sjældent perfekte, så udtrykket beskriver en ideel, hypotetisk tilstand. Blandt de mest komplekse processer er liv, og biologisk homeostase er blevet mest undersøgt.
Begrebet blev først opfundet i 1920'erne som et begreb om menneskelig funktion. I betragtning af at mennesker overlever i en lang række miljøer, under forskellige forhold og med forskellige diæter, er antagelsen, at den menneskelige krop besidder iboende adaptive mekanismer. På trods af de mange forskelle i ekstern input eller stimulus, og kroppens tilsvarende forskellige reaktioner, mener de en systematisk indre tilstand, som i det væsentlige er den samme hos alle mennesker. Biologisk homeostase kan anvendes på en hel organisme såvel som på dens indbyrdes afhængige undersystemer.
Et af de mest anvendte eksempler til at forklare biologisk homeostase er intern temperaturregulering. For mennesker er den ideelle temperatur nøjagtigt 98,6 ° Fahrenheit (37 ° Celsius). Uanset om feberen kommer fra sommersolen eller fra sygdom, hvis kroppens temperatur stiger over det normale, begynder det at svede. Fordampning af vandet i sved afkøler kroppen. Hvis den indre temperatur falder under denne fine linje, begynder kroppen at ryste, fordi et af biprodukterne ved muskelkontraktion er varme.
Andre organismer regulerer muligvis deres temperatur forskelligt. Koldblodige krybdyr kan for eksempel være nødt til at absorbere strålende varme fra solen eller en varm klippe for at hæve deres kropstemperatur til det niveau, der er nødvendigt for fysisk aktivitet. Kænguruer fra den tørre australske ørken afkøler deres kroppe ved at slikke deres poter. I alle tilfælde er målet det samme - at opretholde en kritisk indre ligevægt.
Et andet eksempel på biologisk homeostase er behovet for at opretholde korrekt pH eller surhedsgrad. Maven er for eksempel stærkt sur. På den anden side har pH i humant blod et smalt toleranceområde, der er lidt mere alkalisk end det neutrale mål for rent vand. Hver er kritisk for sund funktion.
De mekanismer, hvormed kroppen opnår korrekt balance, er i princippet typiske for homeostatiske systemer. For det første skal en receptor af en eller anden art mærke systemets aktuelle tilstand og videresende denne information til et kontrolcenter af en eller anden type. Hos mennesker kan dette være nerver, der bærer elektriske signaler til hjernen. Med indstillet viden om systemets optimale tilstand sender kontrolcentret derefter en kommando til en effektor, hvis aktivering resulterer i en justering til systemets tilstand. Den menneskelige hjerne sender muligvis signaler til et bestemt organ, der frigiver hormoner, der kemisk gendanner balancen.
Biologisk homeostase er reguleringen af en organisms indre miljø, da eksterne kræfter eller miljø konstant ændres. Den grundlæggende, typiske proces er en tilsvarende konstant feedback loop. Uanset om feedbacken er positiv eller negativ, er forbindelsen mellem receptor, kontrolcenter og effektor cyklisk. Med evige plus-justeringer kombineret med negative justeringer er resultatet en nultilstand, der svarer til sund funktion. En bred sygdomsteori definerer dem som en ubalance eller funktionsfejl i denne regulatoriske feedbacksløjfe.