Homeostaza je proces fiziološke stabilnosti živega organizma
Slika: John Jackson v filmu Unsplash
Beseda homeostaza izhaja iz grških radikalov homeo (enako) in stasis (ostati) in jo je skoval ameriški zdravnik in fiziolog Walter Cannon. Izraz se uporablja za označevanje lastnosti organizma, da ostane v ravnovesju, ne glede na spremembe, ki se zgodijo v zunanjem okolju.
Homeostazo zagotavlja niz procesov, ki preprečujejo spremembe v fiziologiji organizma. Če se razmere v zunanjem okolju nenehno spreminjajo, so homeostatski mehanizmi tisti, ki zagotavljajo, da so učinki teh sprememb na organizme minimalni.
Homeostatski mehanizmi
Mehanizmi, ki nadzorujejo telesno temperaturo, pH, količino telesnih tekočin, krvni tlak, srčni utrip in koncentracijo elementov v krvi, so glavna orodja za vzdrževanje fiziološkega ravnovesja. Na splošno ti mehanizmi delujejo z negativnimi povratnimi informacijami .
Povratno negativno ali iz negativne povratne informacije, je eden od najbolj pomembnih mehanizmov za vzdrževanje homeostaze. Ta mehanizem zagotavlja nasprotno spremembo glede na začetno spremembo, torej deluje tako, da zmanjša določen dražljaj in zagotavlja pravilno ravnovesje telesa. Primer negativne povratne informacije je uravnavanje količine glukoze v krvi .
Ko jemo, se raven glukoze v krvi poveča, kar spodbuja proizvodnjo inzulina. Ta hormon zagotavlja, da celice absorbirajo glukozo in njen presežek shranijo v obliki glikogena, kar zmanjša raven sladkorja v krvi. Ko raven glukoze pade, se insulin preneha sproščati. Po drugi strani pa, ko je raven sladkorja pod normalno, pride do izločanja glukagona. Ta hormon, za razliko od insulina, sprosti glukozo, ki je shranjena v obliki glikogena, in poveča raven snovi v krvi. Ko se raven glukoze dvigne, se izločanje glukagona prekine.
Delitev homeostaze
Homeostazo lahko razdelimo na tri podpodročja: ekološka homeostaza, biološka homeostaza in človeška homeostaza.
Ekološka homeostaza
Ekološka homeostaza se nanaša na ravnovesje na planetarni ravni. Po hipotezi Gaia, ki jo je izdelal znanstvenik James Lovelock, je planet Zemlja neizmerni živi organizem, ki je sposoben pridobivati energijo za svoje delovanje, uravnavati podnebje in temperaturo, odstranjevati ostanke in se boriti proti lastnim boleznim, torej tudi druga živa bitja je planet organizem, ki se lahko samoregulira.
Ta hipoteza tudi nakazuje, da so živa bitja sposobna spremeniti okolje, v katerem živijo, zaradi česar je bolj primerno za njihovo preživetje. Na ta način bi bila Zemlja planet, katerega življenje bi z mehanizmi povratnih informacij in raznolikih interakcij nadzorovalo vzdrževanje lastnega življenja. S tega vidika ves planet vzdržuje homeostazo.
Primer je koncentracija ogljikovega dioksida (CO2) v ozračju. Brez prisotnosti fotosinteznih organizmov bi bile ravni ogljikovega dioksida v ozračju zelo visoke, kar bi zameglilo obstoj plinov kisika in dušika. S pojavom bitij, ki izvajajo fotosintezo, se je koncentracija ogljikovega dioksida znatno zmanjšala, povečala je raven kisika in dušikovih plinov, kar je omogočilo ustrezne pogoje za pojav in preživetje drugih organizmov.
Biološka homeostaza
Biološka homeostaza ustreza vzdrževanju notranjega okolja v sprejemljivih mejah. Notranje okolje živega organizma v osnovi sestavljajo njegove telesne tekočine, ki vključujejo krvno plazmo, limfo in druge medcelične tekočine. Vzdrževanje stabilnih pogojev v teh tekočinah je bistvenega pomena za živa bitja. Če so spremenljive, so lahko škodljive za genski material.
Soočen z določenimi spremembami v zunanjem okolju, je lahko organizem regulator ali konformist. Regulativni organi so tisti, ki trošijo energijo za vzdrževanje svojega notranjega okolja z enakimi značilnostmi. Konformistična telesa pa raje ne trošijo energije za nadzor svojega notranjega okolja. Endotermične živali na primer lahko vzdržujejo konstantno telesno temperaturo iz notranjih mehanizmov. Ektopične živali pa potrebujejo zunanje vire toplote, da dvignejo in vzdržujejo konstantno telesno temperaturo. Zato lahko sesalci ostanejo dlje časa, ne da bi bili izpostavljeni soncu, medtem ko plazilci in dvoživke potrebujejo toploto okolja, da se ogrejejo.
Človeška homeostaza
Človeško homeostazo zagotavljajo določeni fiziološki procesi, ki se v organizmih odvijajo usklajeno. Kot smo že omenili, so glavni mehanizmi za nadzor telesne temperature, pH, količine telesnih tekočin, krvnega tlaka, srčnega utripa in koncentracije elementov v krvi. Če so ti dejavniki v neravnovesju, lahko vplivajo na pojav kemičnih reakcij, ki so bistvene za vzdrževanje telesa.
Toplotna regulacija je primer fiziološkega mehanizma, ki ga telo uporablja za vzdrževanje konstantne temperature. Ko se ukvarjamo s telesno aktivnostjo, se naša telesna temperatura običajno dvigne. Vendar to spremembo pobere živčni sistem, ki sproži sproščanje znoja, ki je odgovoren za hlajenje našega telesa ob izhlapevanju.
Zaključek
Vzdrževanje notranjega okolja v ravnovesju je bistvenega pomena za pravilno delovanje sistemov, ki sestavljajo telo katerega koli živega bitja. Encimi so na primer snovi, ki delujejo kot biološki katalizatorji in pospešujejo hitrost različnih reakcij. Za opravljanje svoje funkcije potrebujejo primerno okolje s temperaturo in pH v normalnem območju. Zato je uravnoteženo telo zdravo telo.
