Was ist biologische Homöostase?
Homöostase wird allgemein als ein Wort verwendet, um jedes System zu beschreiben, das in einem stabilen Zustand ist, sich selbst korrigiert und aufrechterhält. Es kann auf ein geschlossenes System angewendet werden, z. B. auf einen atomgetriebenen Roboterrover zur Erforschung des Weltraums. Sie wird häufiger auf offene Systeme angewendet, die über Eingabe- und Ausgabekanäle für die Interaktion mit ihrer Umgebung oder mit anderen Systemen verfügen. Sehr komplexe Systeme sind jedoch selten perfekt, so dass der Begriff einen idealen hypothetischen Zustand beschreibt. Zu den komplexesten Prozessen gehört das Leben, und die biologische Homöostase wurde am gründlichsten untersucht.
Der Begriff wurde erstmals in den 1920er Jahren als Begriff des menschlichen Funktionierens geprägt. Angesichts der Tatsache, dass Menschen in einer Vielzahl von Umgebungen unter unterschiedlichen Bedingungen und mit unterschiedlichen Diäten überleben, wird davon ausgegangen, dass der menschliche Körper inhärente Anpassungsmechanismen besitzt. Trotz der vielen Unterschiede im externen Input oder Stimulus und den entsprechenden unterschiedlichen Reaktionen des Körpers glauben sie an einen systematischen inneren Zustand, der im Wesentlichen bei allen Menschen gleich ist. Die biologische Homöostase kann auf einen gesamten Organismus sowie auf seine voneinander abhängigen Teilsysteme angewendet werden.
Eines der am häufigsten verwendeten Beispiele zur Erklärung der biologischen Homöostase ist die interne Temperaturregelung. Für den Menschen liegt die ideale Temperatur bei genau 37 ° Celsius. Ob das Fieber von der Sommersonne oder von einer Krankheit herrührt, wenn die Körpertemperatur über den Normalwert steigt, fängt es an zu schwitzen. Verdunstung des Wassers im Schweiß kühlt den Körper. Wenn die Innentemperatur unter diese feine Linie fällt, beginnt der Körper zu zittern, da eines der Nebenprodukte der Muskelkontraktion Wärme ist.
Andere Organismen können ihre Temperatur unterschiedlich regulieren. Kaltblütige Reptilien müssen beispielsweise möglicherweise Strahlungswärme von der Sonne oder einem warmen Stein absorbieren, um ihre Körpertemperatur auf das für körperliche Aktivität erforderliche Maß zu erhöhen. Kängurus der trockenen australischen Wüste kühlen ihre Körper, indem sie ihre Pfoten lecken. In allen Fällen ist das Ziel dasselbe - ein kritisches inneres Gleichgewicht aufrechtzuerhalten.
Ein weiteres Beispiel für biologische Homöostase ist die Notwendigkeit, den richtigen pH-Wert oder Säuregrad aufrechtzuerhalten. Der Magen ist zum Beispiel stark sauer. Der pH-Wert von menschlichem Blut weist dagegen einen engen Toleranzbereich auf, der etwas alkalischer ist als der neutrale Wert von reinem Wasser. Jeder ist entscheidend für eine gesunde Funktion.
Die Mechanismen, durch die der Körper ein korrektes Gleichgewicht erreicht, sind im Prinzip typisch für homöostatische Systeme. Zunächst muss ein Empfänger den aktuellen Zustand des Systems erfassen und diese Informationen an eine Steuerzentrale irgendeiner Art weiterleiten. Beim Menschen können dies Nerven sein, die elektrische Signale zum Gehirn transportieren. Bei festgelegter Kenntnis des optimalen Systemzustands sendet die Zentrale anschließend einen Befehl an einen Effektor, dessen Aktivierung zu einer Anpassung an den Systemzustand führt. Das menschliche Gehirn sendet möglicherweise Signale an ein bestimmtes Organ, das Hormone freisetzt, die das Gleichgewicht chemisch wiederherstellen.
Biologische Homöostase ist die Regulierung der inneren Umwelt eines Organismus, da sich äußere Kräfte oder die Umwelt ständig ändern. Der grundlegende, typische Vorgang ist eine entsprechend konstante Rückkopplungsschleife. Ob die Rückkopplung positiv oder negativ ist, die Verbindung zwischen Rezeptor, Kontrollzentrum und Effektor ist zyklisch. Bei ständigen Plus-Anpassungen in Kombination mit negativen Anpassungen ist das Ergebnis ein Nullzustand, der einer gesunden Funktion entspricht. Eine breite Krankheitstheorie definiert sie als ein Ungleichgewicht oder eine Fehlfunktion dieses Regelkreises.