מהו הומאוסטזיס?

הומאוסטזיס הוא תהליך היציבות הפיזיולוגית של אורגניזם חי

תמונה: ג'ון ג'קסון ב- Unsplash

המילה הומאוסטזיס נובעת מהרדיקלים היוונים homeo (אותו דבר) ו- stasis (להישאר) ונטבע על ידי הרופא והפיזיולוג האמריקאי וולטר קנון. המונח משמש לציון התכונה של אורגניזם להישאר באיזון, ללא קשר לשינויים המתרחשים בסביבה החיצונית.

הומאוסטזיס מובטח על ידי מערך תהליכים המונעים שינויים בפיזיולוגיה של אורגניזם. אם תנאי הסביבה החיצונית סובלים משינויים מתמידים, המנגנונים ההומאוסטטיים הם שמבטיחים שההשפעות של שינויים אלה על האורגניזמים הן מינימליות.

מנגנונים הומאוסטטיים

המנגנונים השולטים על טמפרטורת הגוף, ה- pH, נפח נוזלי הגוף, לחץ הדם, קצב הלב וריכוז האלמנטים בדם הם הכלים העיקריים המשמשים לשמירה על איזון פיזיולוגי. באופן כללי, מנגנונים אלה פועלים באמצעות משוב שלילי.

משוב שלילי או משוב שלילי הוא אחד המנגנונים החשובים ביותר לשמירה על הומאוסטזיס. מנגנון זה מבטיח שינוי הפוך ביחס לשינוי הראשוני, כלומר הוא פועל בהפחתת גירוי מסוים, ומבטיח את האיזון הנכון לגוף. ויסות כמות הגלוקוז בדם הוא דוגמה למשוב שלילי.

כשאנחנו אוכלים, קצב הגלוקוז בדם עולה, וממריץ את ייצור האינסולין. הורמון זה מבטיח כי התאים סופגים גלוקוז ומאחסנים את עודפו בצורת גליקוגן, ומפחיתים את רמות הסוכר בדם. כאשר רמות הגלוקוז יורדות, האינסולין מפסיק להשתחרר. מצד שני, כאשר רמות הסוכר נמוכות מהרגיל, מתרחשת הפרשת גלוקגון. הורמון זה, בניגוד לאינסולין, משחרר את הגלוקוז המאוחסן בצורת גליקוגן, ומגביר את רמות החומר בדם. כאשר רמות הגלוקוז עולות, הפרשת הגלוקגון נקטעת.

חלוקת ההומאוסטזיס

ניתן לחלק את ההומאוסטזיס לשלושה תת-אזורים: הומאוסטזיס אקולוגי, הומאוסטזיס ביולוגי והומאוסטזיס אנושי.

הומאוסטזיס אקולוגי

הומאוסטזיס אקולוגי מתייחס לאיזון ברמה הפלנטרית. על פי השערת גאיה, שפיתח המדען ג'יימס לובלוק, כוכב הלכת כדור הארץ הוא אורגניזם חי עצום, המסוגל להשיג אנרגיה לתפקודו, לווסת את האקלים והטמפרטורה שלו, לחסל את הפסולת שלו ולהילחם במחלות משלו, כלומר, כמו גם יצורים חיים אחרים, כדור הארץ הוא אורגניזם המסוגל לווסת את עצמו.

השערה זו מציעה גם כי יצורים חיים מסוגלים לשנות את הסביבה בה הם חיים, ולהפוך אותה למתאימה יותר להישרדותם. באופן זה, כדור הארץ יהיה כוכב לכת שחייו ישלטו על קיום חייו שלו באמצעות מנגנוני משוב ואינטראקציות מגוונות. מנקודת מבט זו, הפלנטה כולה שומרת על הומאוסטזיס.

ריכוז הפחמן הדו-חמצני (CO2) באטמוספירה הוא דוגמה. ללא נוכחות של אורגניזמים פוטוסינתטיים, רמות הפחמן הדו-חמצני באטמוספירה יהיו גבוהות מאוד, ויעיבו על קיומם של גזי חמצן וחנקן. עם הופעתם של יצורים המבצעים פוטוסינתזה, ריכוז הפחמן הדו-חמצני פחת באופן משמעותי, והגדיל את רמות גזי החמצן והחנקן, מה שאיפשר תנאים נאותים להופעה ולהישרדות של אורגניזמים אחרים.

הומאוסטזיס ביולוגי

הומאוסטזיס ביולוגי מתאים לשמירה על הסביבה הפנימית בגבולות נסבלים. הסביבה הפנימית של אורגניזם חי מורכבת בעצם מנוזלי גופו, הכוללים פלזמה בדם, לימפה ונוזלים בין-תאיים אחרים. שמירה על תנאים יציבים בנוזלים אלה חיונית ליצורים חיים. אם הם הפכפכים, הם עלולים להזיק לחומר הגנטי.

מול וריאציה מסוימת של הסביבה החיצונית, אורגניזם יכול להיות רגולטור או קונפורמיסט. גופי הרגולציה הם אלה שמבזבזים אנרגיה כדי לשמור על סביבתם הפנימית עם אותם מאפיינים. גופים קונפורמיסטים, מצדם, מעדיפים לא להוציא אנרגיה כדי לשלוט בסביבתם הפנימית. בעלי חיים אנדותרמיים, למשל, מסוגלים לשמור על טמפרטורת גופם קבועה ממנגנונים פנימיים. לעומת זאת, בעלי חיים חוץ רחמיים זקוקים למקורות חום חיצוניים כדי להעלות ולשמור על טמפרטורת גופם הקבועה. לכן, יונקים יכולים לשהות לתקופות ארוכות מבלי להיחשף לשמש, ואילו זוחלים ודו-חיים זקוקים לחום הסביבה כדי להתחמם.

הומאוסטזיס אנושי

הומאוסטזיס אנושי מובטח על ידי תהליכים פיזיולוגיים מסוימים, המתרחשים באורגניזמים באופן מתואם. המנגנונים השולטים על טמפרטורת הגוף, ה- pH, נפח נוזלי הגוף, לחץ הדם, קצב הלב וריכוז האלמנטים בדם הם הכלים העיקריים המשמשים לבקרה פיזיולוגית, כאמור. אם גורמים אלה אינם מאוזנים, הם יכולים להשפיע על הופעת התגובות הכימיות החיוניות לתחזוקת הגוף.

ויסות תרמי הוא דוגמה למנגנון פיזיולוגי שהגוף משתמש בו כדי לשמור על הטמפרטורה הקבועה שלו. כאשר אנו מתרגלים פעילות גופנית, טמפרטורת גופנו נוטה לעלות. עם זאת, שינוי זה נתפס על ידי מערכת העצבים, המפעילה שחרור זיעה, האחראית על קירור גופנו עם התאדותו.

סיכום

שמירה על איזון הסביבה הפנימית חיונית לתפקוד תקין של המערכות המרכיבות את גוף כל יצור חי. אנזימים, למשל, הם חומרים הפועלים כזרזים ביולוגיים, המאיצים את מהירות התגובות השונות. כדי למלא את תפקידם, הם זקוקים לסביבה נאותה, עם טמפרטורה ו- pH בטווח תקין. לכן, גוף מאוזן הוא גוף בריא.