Miljöfaktorer är egenskaper i den yttre miljön som har en direkt inverkan på vår organism. Ibland kan förändringen av vissa av dessa parametrar (t.ex. temperatur eller luftfuktighet) påverka kroppen negativt, skada och störa utförandet av fysiologiska funktioner. Det är viktigt för djur att kunna ha kontroll över dessa faktorer för att upprätthålla en viss grad av konstans och stabilitet i sin organism.

Vissa regelbundna aktiviteter, som att dricka eller transpirera, bidrar till att uppnå denna stabilitet, men det finns en rad ytterst komplexa mekanismer som är inblandade i regleringen av kroppen. Fortsätt läsa för att lära dig om vikten av homeostatiska mekanismer, som ansvarar för att upprätthålla ett tillstånd av stabila inre förhållanden.

Vikten av att upprätthålla en konstant inre miljö

Cellerna som bildar djurens organ och vävnader är nedsänkta i ett flytande medium, ett vätskefack som Claude Bernard, den moderna fysiologins fader, kallade för “inre miljö”. Den inre miljön avser främst den extracellulära vätskan (ECF), en sektion som skiljer blodet från cellerna, som i sin tur består av interstitiell vätska, plasmavätska och lymfa, vätskor som är avgörande för utförandet av fysiologiska funktioner.

Genom att undersöka däggdjur upptäckte Bernard att denna inre miljö förblev avsevärt stabil, även när det förekom fluktuationer i de yttre parametrarna; variationen av flera miljöfaktorer, såsom temperatur eller omgivningstryck, orsakade inte någon obalans i den inre miljöns sammansättning och egenskaper, som förblev stabil.

Upptäckten av den inre miljöns konstans var ytterst betydelsefull, eftersom den gjorde det möjligt för forskarna att dra slutsatsen att djur som kunde reglera sin inre miljö också kunde utnyttja ett större utbud av potentiella livsmiljöer. Detta avslöjande gjorde det möjligt för Bernard att formulera ett av sina mest kända uttalanden: “Det betyder att de varelser som kan upprätthålla den inre miljöns stabilitet kan betraktas som en organism som är oberoende av omgivningen. I vilket fall som helst, och för att detta ska kunna ske, är en mekanism som kallas homeostas inblandad.

Vad är homeostas?

Begreppet homeostas myntades av den amerikanske fysiologen Walter Cannon och är kopplat till Bernards begrepp om den inre miljöns fysiologiska stabilitet. År 1932 definierade Cannon homeostas som en serie fysiologiska processer som är involverade i regleringen och upprätthållandet av en organisms tillstånd inför en störning. Det är viktigt att notera att de viktigaste destabiliserande faktorerna i den inre miljön är miljöparametrar och själva cellmetabolismen.

De homeostatiska processerna inbegriper en rad inre sensorer (sensoriska receptorer) som kan upptäcka varje form av avvikelse från ett optimalt fysiologiskt tillstånd, och samtidigt inleda lämpliga åtgärder för att korrigera dessa förändringar. Detta optimala tillstånd kan upprätthållas

Detta optimala tillstånd kan upprätthållas genom ett set point, det vill säga genom ett lämpligt referensvärde för varje art. När en störning (vibrationer, strålning…) uppfattas av de sensoriska receptorerna kontrollerar organismen detta referensvärde och ställer in de lämpliga homeostatiska mekanismerna, som i sin tur agerar för att upprätthålla detta värde. Homeostas omfattar både fysiologiska och etiska mekanismer: svettning, flämtning (fysiologisk termoreglering), täckmantel, päls (etiska reaktioner på kyla) osv. Kort sagt är homeostatiska mekanismer viktiga för djur, eftersom de reglerar och upprätthåller organismen under optimala förhållanden, även när de ställs inför motgångar. Det har till exempel visat sig att hos vissa gnagare förblir blodsockernivån konstant även när de inte har tillgång till mat.

Metoderna för homeostatisk reglering

Två olika homeostatiska mekanismer ansvarar för att upprätthålla stabiliteten i den inre miljön.

Reaktiv homeostas

Reaktiv homeostas är ett direkt svar på de förändringar som sker i den inre miljön (till exempel en pH-variation), det vill säga den inträffar när en inre parameter hos organismen utsätts för en variation som måste korrigeras. Ett exempel på reaktiv homeostas är det ögonblick då ett djur dricker som svar på en uttorkning orsakad av överdriven andning eller kraftig svettning.

Prediktiv homeostas

De inre oscillerande mekanismerna fungerar som riktiga kronometrar, som i förväg kan förbereda ett fysiologiskt svar på förändringar i den yttre miljön. Denna tidiga förberedelse kallas “prediktiv homeostas”, en term som föreslagits av Martin Moore-Ede.

Prediktiv homeostas är ett svar på förändringar i den yttre miljön. Den är förutseende, vilket innebär att den gör det möjligt att förutse uppkomsten av ett miljöstimulans och att förutse ett lämpligt svar på en störning som kommer att avleda referensvärdet eller börvärdet. Denna modell för homeostas påverkar också det cirkadiska systemet, som medvetet om störningen tillåter avvikelse av referensvärdet, så att organismen måste reglera från denna nya, modifierade börvärde (det adaptiva svaret agerar i förhållande till det nya börvärdet).

Vissa typer av araar ger ett intressant exempel på förutsägbar homeostas: denna grupp fåglar konsumerar ofta ett lermineral som kallas “kaolin”, som fungerar som ett naturligt läkemedel som förhindrar potentiella förgiftningar genom intag av frön. Ett annat exempel är att djur som är uttorkade minskar sitt födointag för att undvika att förlora vatten genom utsöndring.

Typer av organismer och deras regleringsmekanismer

Det finns olika typer av organismer, beroende på vilka regleringsmekanismer de använder. Generellt kan man säga att i takt med att vi stiger i den evolutionära skalan kommer förmågan att upprätthålla stabiliteten i den inre miljön att bli mer och mer effektiv, vilket gör homeostasprocessen alltmer sofistikerad.

Konforma organismer

Konforma arter påverkas av yttre faktorer, så organismen anpassar successivt sina inre parametrar till miljöparametrarna, tack vare enzymernas flexibilitet. Konforma organismer har en fördel: de behöver inte investera så mycket energi för att hålla de inre egenskaperna stabila. Möjligheterna till fritt liv är dock begränsade, eftersom de inre cellerna är utsatta för förändringarna av de yttre förhållandena.

Dessa organismer kan endast utföra sina funktioner på ett tillfredsställande sätt inom ett snävt intervall av parametrar, medan de utanför detta intervall helt enkelt försöker överleva. I allmänhet tolererar konforma organismer stora variationer i parametrarna i sin inre miljö.

Regulatoriska organismer

Regulatoriska organismer håller förhållandena i sin inre miljö stabila, inom snäva gränser, inför variationen i förhållandena i den yttre miljön. Till skillnad från konforma organismer arbetar cellerna hos regulatorer oberoende av den yttre miljön och tolererar omfattande förändringar i dess egenskaper. De mekanismer som gör detta möjligt förbrukar mycket energi. Däggdjur är till exempel reglerande organismer.

Translated by Carlos Heras