Homeostaz, dış dünyadaki değişikliklere rağmen devam eden nispeten istikrarlı bir iç durumu sürdürme yeteneğidir. Bitkilerden köpek yavrularına, insanlara kadar tüm canlı organizmalar, enerjilerini işlemek ve nihayetinde hayatta kalmak için iç ortamlarını düzenlemelidir. Örneğin, tansiyonunuz patlar veya vücut ısısı düşerse, organ sistemleriniz işlerini yapmakta zorlanabilir ve sonunda başarısız olabilir.
Homeostaz neden önemlidir?
Fizyolog Walter Cannon 1920'lerde "homeostaz" terimini ortaya attı ve geç fizyolog Claude Bernard'ın önceki çalışmalarını genişletti. 1870'lerde Bernard, karmaşık organizmaların iç ortamlarında nasıl dengeyi sürdürmeleri gerektiğini ya da "çevre","öbür dünyada" özgür ve bağımsız bir yaşam "sürmek için. Cannon bu konsepti geliştirdi ve" Vücudun Bilgeliği "adlı kitabı aracılığıyla popüler izleyicilere homeostazı tanıttı (British Medical Journal, 1932).
Fizyolojinin temel ilkesi olarak kabul edilen Cannon'un homeostazın temel tanımı günümüzde kullanılmaktadır. Terim, "benzer" ve "istikrar durumu" anlamına gelen Yunan köklerinden türemiştir. "Homeo" ön eki, homeostazın bir arabadaki termostat veya hız sabitleyici gibi çalışmadığını, bir sıcaklıkta veya hızda sabit olduğunu vurgular. Bunun yerine, iştah dergisinde yapılan bir incelemeye göre, homeostaz kabul edilebilir bir değerler aralığında önemli fizyolojik faktörleri barındırmaktadır.
Örneğin insan vücudu, hidrojen, kalsiyum, potasyum ve sodyumun iç konsantrasyonlarını, hücrelerin normal işlev için güvendiği yüklü parçacıkları düzenler. Homeostatik süreçler ayrıca Fizyoloji Eğitimindeki Gelişmeler 2015'teki bir incelemeye göre su, oksijen, pH ve kan şekeri seviyelerini ve çekirdek vücut sıcaklığını korur.
Scientific American'a göre sağlıklı organizmalarda homeostatik süreçler sürekli ve otomatik olarak ortaya çıkıyor. Birden fazla sistem genellikle vücut ısısı gibi tek bir fizyolojik faktörü sabit tutmak için birlikte çalışır. Bu önlemler azalır veya başarısız olursa, bir organizma hastalığa, hatta ölüme yenilebilir.
Homeostaz nasıl korunur
Birçok homeostatik sistem, kilit değişkenlerin ne zaman uygun aralıklarının dışında kaldığını bilmek için vücuttan gelen tehlike sinyallerini dinler. Sinir sistemi bu sapmaları tespit eder ve genellikle beyinde bulunan bir kontrol merkezine rapor verir. Kontrol merkezi daha sonra rahatsızlığı düzeltmek için kasları, organları ve bezleri yönlendirir. Çevrimiçi Anatomi ve Fizyoloji ders kitabına göre sürekli rahatsızlık ve uyum döngüsü “olumsuz geri bildirim” olarak bilinir.
Örneğin, insan vücudu yaklaşık 98.6 derece Fahrenheit (37 santigrat derece) bir çekirdek sıcaklığını korur. Aşırı ısındığında, cilt ve beyindeki termosensörler bir alarm çalar ve vücudu terlemeye ve sifon çekmeye yönlendiren bir zincir reaksiyonu başlatır. Soğuduğunda, vücut titreyerek ve cilde kan dolaşımını azaltarak yanıt verir. Benzer şekilde, sodyum seviyeleri yükseldiğinde, vücut NIH tarafından finanse edilen iki çalışmaya göre, böbrekleri suyu korumak ve konsantre idrarda fazla tuzu atmak için işaret eder.
Hayvanlar ayrıca olumsuz geribildirime tepki olarak davranışlarını da ayarlayacaktır. Örneğin, aşırı ısındığında, bir giysi tabakası dökebilir, gölgeye geçebilir veya soğuk bir bardak su içebiliriz.
Modern homeostaz modelleri
Olumsuz geribildirim kavramı, Cannon'un 1920'lerde homeostaz tanımına dayanır ve homeostazın nasıl çalıştığının ilk açıklamasıydı. Ancak son yıllarda, birçok bilim adamı organizmaların, sadece gerçeklerden sonra onlara tepki vermek yerine, homeostazda olası bozulmaları tahmin edebildiklerini iddia ediyor.
Psikolojik İnceleme'deki 2015 tarihli bir makaleye göre, allostasis olarak bilinen bu alternatif homeostaz modeli, belirli bir değişken için ideal ayar noktasının geçici çevresel değişikliklere yanıt olarak değişebileceğini ima etmektedir. Nokta, sirkadiyen ritimlerin, adet döngülerinin veya vücut ısısında günlük dalgalanmaların etkisi altında kayabilir. Fizyoloji Eğitimindeki Gelişmeler 2015'teki incelemesine göre, ayar noktaları ateş gibi fizyolojik olaylara yanıt olarak veya aynı anda gerçekleşen birden fazla homeostatik işlemi telafi etmek için değişebilir.
Missoula'daki Montana Üniversitesi'nden bir biyolog olan Art Woods, "Belirlenen noktalar sabit değil ancak uyarlanabilir plastisite gösterebilir." Dedi. Diyerek şöyle devam etti: "Bu model, ayar noktalarına gelecekteki potansiyel rahatsızlıklara beklenen yanıtlara izin veriyor."
Örneğin, bir yemek beklentisiyle, iştahtaki 2007 incelemesine göre, vücut ekstra insülin, grelin ve diğer hormonları salgılar. Bu önleyici tedbir, sonrasında kan şekeri ve enerji depolarını kontrol etmek için güreşmek yerine vücudu gelen kalori seli için hazırlar.
Ayar noktalarını kaydırma yeteneği hayvanların kısa süreli stres faktörlerine uyum sağlamasına izin verir, ancak iklim değişikliği gibi uzun vadeli zorluklar karşısında başarısız olabilirler.
Woods, "Homeostatik yanıt sistemlerinin etkinleştirilmesi kısa süreler boyunca iyi olabilir." Dedi. Ancak uzun süre dayanacak şekilde tasarlanmamıştır. "Homeostatik sistemler çok fazla itilirlerse felaketle başarısız olabilirler; bu nedenle, sistemler yakın dönemdeki yeni iklimleri idare edebilse de, daha uzun süreler boyunca daha büyük değişikliklerle başa çıkamayabilirler."
Bilgi akışını sağlama
Homeostatik sistemler öncelikle organizmaların farklı ortamlarda ve durumlarda optimum işlevi sürdürmelerine yardımcı olmak için evrimleşmiş olabilir. Ancak, Trends in Ecology & Evolution dergisindeki 2013 makalesine göre, bazı bilim adamları homeostazın öncelikle hücreler, dokular ve organların birbirleriyle iletişim kurması için "sessiz bir arka plan" sağladığını teorize ediyor. Teori, homeostazın organizmaların ortamdan önemli bilgileri ve vücut parçaları arasındaki mekik sinyallerini almasını kolaylaştırdığını öne sürmektedir.
Evrimsel amacından bağımsız olarak, homeostaz yaşam bilimleri alanında yaklaşık bir asırdır araştırma yapmıştır. Çoğunlukla hayvan fizyolojisi bağlamında tartışılsa da, homeostatik süreçler aynı zamanda bitkilerin enerji depolarını yönetmesini, hücreleri beslemesini ve çevresel zorluklara cevap vermesini sağlar. Biyolojinin ötesinde, sosyal bilimler, sibernetik, bilgisayar bilimi ve mühendisliği, homeostazı, insanların ve makinelerin aksamalara rağmen istikrarı nasıl koruduğunu anlamak için bir çerçeve olarak kullanıyor.
Ek resources:
