Miljøfaktorer er de karakteristika ved det ydre miljø, der har en direkte indvirkning på vores organisme. Nogle gange kan ændringen af nogle af disse parametre (f.eks. temperatur eller luftfugtighed) påvirke kroppen negativt og beskadige og forstyrre udførelsen af fysiologiske funktioner. Det er vigtigt for dyr at kunne have kontrol over disse faktorer for at opretholde en vis grad af konstans og stabilitet i deres organisme.

Visse regelmæssige aktiviteter, såsom at drikke eller transpirere, bidrager til at opnå denne stabilitet, men der er en række yderst komplekse mekanismer involveret i reguleringen af kroppen. Læs videre for at lære om betydningen af de homøostatiske mekanismer, som har til opgave at opretholde en tilstand af stabile indre forhold.

Vigtigheden af at opretholde et konstant indre miljø

De celler, der udgør dyrenes organer og væv, er nedsænket i et flydende medium, et væskekammer, som Claude Bernard, den moderne fysiologis fader, kaldte “indre miljø”. Det indre miljø henviser hovedsageligt til den ekstracellulære væske (ECF), en sektion, der adskiller blodet fra cellerne, som igen består af interstitiel væske, plasmavæske og lymfe, væsker, der er afgørende for udførelsen af fysiologiske funktioner.

Gennem forskning i pattedyr opdagede Bernard, at dette indre miljø forblev betydeligt stabilt, selv når der var udsving i de ydre parametre; variationen af flere miljøfaktorer, såsom temperatur eller miljøtryk, forårsagede ikke en ubalance i sammensætningen og egenskaberne af det indre miljø, som forblev stabilt.

Opdagelsen af det indre miljøs konstans var yderst betydningsfuld, da den gjorde det muligt for forskerne at nå til den konklusion, at dyr, der var i stand til at regulere deres indre miljø, også var i stand til at udnytte en bredere vifte af potentielle levesteder. Denne åbenbaring gjorde det muligt for Bernard at formulere et af sine mest berømte udsagn: “Det betyder, at de væsener, der er i stand til at opretholde konstansen af det indre miljø, kan betragtes som en organisme, der er uafhængig af omgivelserne. Under alle omstændigheder, og for at dette kan ske, er der tale om en mekanisme, der kaldes homøostase.

Hvad er homeostase?

Begrebet “homeostase” blev opfundet af den amerikanske fysiolog Walter Cannon og er knyttet til Bernards begreb om fysiologisk stabilitet i det indre miljø. I 1932 definerede Cannon homeostase som den række af fysiologiske processer, der er involveret i reguleringen og opretholdelsen af en organismes tilstand i forbindelse med enhver forstyrrelse. Det er vigtigt at bemærke, at de vigtigste destabiliserende faktorer i det indre miljø er miljøparametre og selve det cellulære stofskifte.

De homøostatiske processer involverer en række indre sensorer (sensoriske receptorer), der kan registrere enhver form for afvigelse fra en optimal fysiologisk tilstand og samtidig iværksætte de relevante handlinger for at korrigere disse ændringer. Denne optimale tilstand kan opretholdes

Denne optimale tilstand kan opretholdes ved hjælp af et setpunkt, dvs. ved hjælp af en passende referenceværdi for hver art: når en forstyrrelse (vibrationer, stråling …) opfattes af sensoriske receptorer, kontrollerer organismen denne referenceværdi og sætter de passende homøostatiske mekanismer i gang, der som følge heraf handler for at opretholde denne værdi. Homøostase omfatter både fysiologiske og etologiske mekanismer: sved, gispning (fysiologisk termoregulering), skjul, pels (etologiske reaktioner på kulde) osv. Kort sagt er de homøostatiske mekanismer afgørende for dyr, da de regulerer og opretholder organismen under optimale forhold, selv når de står over for modgang. Det er f.eks. blevet bevist, at blodsukkerniveauet hos nogle gnavere forbliver konstant, selv når de ikke har adgang til føde.

Metoderne til homøostatisk regulering

To forskellige homøostatiske mekanismer er ansvarlige for at opretholde stabiliteten i det indre miljø.

Reaktiv homøostase

Reaktiv homøostase er en direkte reaktion på de ændringer, der finder sted i det indre miljø (f.eks. en variation i pH-værdien); det vil sige, at den opstår, når en intern parameter i organismen er udsat for en variation, der skal korrigeres. Et eksempel på reaktiv homøostase er det øjeblik, hvor et dyr drikker som reaktion på en dehydrering forårsaget af overdreven gispning eller kraftig svedproduktion.

Prediktiv homøostase

De indre svingende mekanismer fungerer som ægte kronometre, der på forhånd kan forberede et fysiologisk svar på eksterne miljøændringer. Denne tidlige forberedelse er kendt som “prædiktiv homøostase”, et begreb foreslået af Martin Moore-Ede.

Prediktiv homøostase er en reaktion på ændringer i det ydre miljø. Den er foregribende, hvilket betyder, at den gør det muligt at forudsige fremkomsten af en miljømæssig stimulus og at foregribe en passende reaktion på enhver forstyrrelse, der vil afvige fra referenceværdien eller setpunktet. Denne model for homøostase påvirker også det cirkadiske system, som i bevidsthed om forstyrrelsen tillader afvigelse af referenceværdien, så organismen skal regulere ud fra dette nye, ændrede setpunkt (den adaptive respons virker i forhold til det nye setpunkt).

Nogle arter af araer giver et interessant eksempel på forudsigelig homøostase: Denne gruppe af fugle indtager ofte et lermineral kaldet “kaolin”, der virker som et naturligt lægemiddel, der forhindrer potentielle forgiftninger ved indtagelse af frø. Et andet eksempel kunne være, at dyr, der er dehydrerede, reducerer deres fødeindtagelse for at undgå at miste vand gennem udskillelse.

Organismetyper og deres reguleringsmekanismer

Der findes forskellige typer af organismer, alt efter hvilke reguleringsmekanismer de anvender. Generelt kan man sige, at efterhånden som vi stiger opad på den evolutionære skala, vil evnen til at opretholde stabiliteten i det indre miljø blive mere og mere effektiv, hvilket gør homeostaseprocessen stadig mere sofistikeret.

Conformerede organismer

Conformerede arter påvirkes af eksterne faktorer, så organismen tilpasser gradvist sine indre parametre til miljøparametrene, takket være fleksibiliteten i dens enzymer. Konforme organismer har en fordel: de behøver ikke at investere så meget energi i at holde de interne egenskaber stabile. Mulighederne for frit liv er dog begrænsede, da de indre celler er underlagt ændringerne af de ydre forhold.

Disse organismer kan kun udføre deres funktioner tilfredsstillende inden for et snævert interval af parametre, mens de uden for dette interval blot forsøger at overleve. Generelt tolererer konforme organismer store variationer i parametrene i deres indre miljø.

Regulatororganismer

Regulatororganismer opretholder betingelserne i deres indre miljø stabilt, inden for snævre grænser, over for variationen i betingelserne i det ydre miljø. I modsætning til konforme organismer arbejder cellerne i regulatorer uafhængigt af det ydre miljø og tolererer omfattende ændringer i dets egenskaber. De mekanismer, der gør dette muligt, bruger en masse energi. Pattedyr er f.eks. reguleringsorganismer.

Translated by Carlos Heras