Homeostasis adalah keupayaan untuk mengekalkan keadaan dalaman yang relatif stabil yang berterusan walaupun terdapat perubahan dalam dunia luar. Semua organisma hidup, dari tumbuhan kepada anak kepada manusia, mesti mengawal persekitaran dalaman mereka untuk memproses tenaga dan akhirnya bertahan. Sekiranya tekanan darah anda meningkat atau suhu badan mengepam, contohnya, sistem organ anda mungkin berjuang untuk melakukan pekerjaan mereka dan akhirnya gagal.
Mengapa homeostasis adalah penting
Ahli fisiologi Walter Cannon mencipta istilah "homeostasis" pada tahun 1920-an, berkembang pada karya sebelumnya oleh ahli fisiologi akhir Claude Bernard. Pada tahun 1870-an, Bernard menggambarkan bagaimana organisme kompleks mesti mengekalkan keseimbangan dalam persekitaran dalaman mereka, atau "milieu intérieur,"untuk memimpin" kehidupan bebas dan bebas "di dunia luar. Cannon mengasah konsep itu, dan memperkenalkan homeostasis kepada penonton popular melalui bukunya," Kebijaksanaan Tubuh "(The British Medical Journal, 1932).
Dipuji sebagai asas fisiologi teras, definisi asas homeostasis Cannon masih digunakan hari ini. Istilah itu berasal dari akar Greek yang bermaksud "serupa" dan "keadaan kestabilan." Awalan "homeo" menekankan bahawa homeostasis tidak berfungsi seperti termostat atau kawalan pelayaran di dalam kereta, yang ditetapkan pada satu suhu atau kelajuan yang tepat. Sebaliknya, homeostasis memegang faktor-faktor fisiologi yang penting dalam pelbagai nilai yang boleh diterima, menurut kajian semula dalam jurnal Appetite.
Sebagai contoh, tubuh manusia mengawal konsentrasi hidrogen, kalsium, potassium dan natrium dalamannya, zarah-zarah yang dikenakan oleh sel-sel untuk fungsi normal. Proses homeostatik juga mengekalkan paras air, oksigen, pH dan gula darah, serta suhu badan teras, menurut kajian semula 2015 dalam Pendahuluan dalam Pendidikan Fisiologi.
Dalam organisma yang sihat, proses homeostatik terungkap secara berterusan dan secara automatik, menurut Scientific American. Sistem berbilang seringkali berfungsi seiring dengan menahan faktor fisiologi tunggal, seperti suhu badan. Sekiranya langkah-langkah ini gagal atau gagal, organisma mungkin mengalami penyakit, atau kematian.
Bagaimana homeostasis dikekalkan
Banyak sistem homeostatik mendengar isyarat kesusahan dari badan untuk mengetahui apabila pemboleh ubah utama jatuh dari julat yang sesuai. Sistem saraf mengesan penyimpangan ini dan melaporkan kembali ke pusat kawalan, yang sering didasarkan pada otak. Pusat kawalan kemudian mengarahkan otot, organ dan kelenjar untuk membetulkan gangguan tersebut. Gelung gangguan dan pelarasan yang berterusan dikenali sebagai "maklum balas negatif," menurut buku teks Anatomi dan Fisiologi dalam talian.
Sebagai contoh, tubuh manusia mengekalkan suhu teras kira-kira 98.6 darjah Fahrenheit (37 darjah Celsius). Apabila terlalu panas, termosensor dalam kulit dan otak membunyikan penggera, memulakan tindak balas rantai yang mengarahkan badan untuk berpeluh dan menyiram. Apabila sejuk, badan bertindak balas dengan menggigil, dan mengurangkan peredaran darah ke kulit. Begitu juga, apabila kadar natrium meningkat, badan memberi isyarat kepada buah pinggang untuk memulihara air dan mengeluarkan lebihan garam dalam air kencing yang tertumpu, menurut dua kajian yang dibiayai NIH.
Haiwan juga akan menyesuaikan kelakuan mereka sebagai tindak balas kepada maklum balas negatif. Sebagai contoh, apabila terlalu panas, kita boleh menanggalkan lapisan pakaian, bergerak ke tempat teduh, atau minum segelas air sejuk.
Model moden homeostasis
Konsep maklum balas negatif bermula pada penerangan tentang homeostasis Cannon pada tahun 1920-an, dan merupakan penjelasan pertama mengenai bagaimana kerja homeostasis. Tetapi dalam beberapa dekad kebelakangan ini, banyak ahli sains berhujah bahawa organisma dapat menjangkakan gangguan yang berpotensi untuk homeostasis, bukan hanya bertindak balas kepada mereka selepas fakta.
Model alternatif homeostasis ini, yang dikenali sebagai allostasis, menunjukkan bahawa titik set ideal bagi pemboleh ubah tertentu boleh beralih sebagai tindak balas kepada perubahan persekitaran sementara, menurut artikel 2015 dalam Kajian Psikologi. Titik boleh beralih di bawah pengaruh irama sirkadian, kitaran haid atau turun naik harian dalam suhu badan. Titik set juga boleh berubah sebagai tindak balas kepada fenomena fisiologi, seperti demam, atau untuk mengimbangi pelbagai proses homeostatik yang berlaku pada masa yang sama, menurut kajian semula 2015 dalam Pendahuluan dalam Pendidikan Fisiologi.
"Titik set itu sendiri tidak tetap tetapi boleh memperlihatkan keplastikan adaptif," kata Art Woods, seorang ahli biologi di Universiti Montana di Missoula. "Model ini membolehkan tindak balas antisipatory terhadap gangguan berpotensi yang akan datang untuk menetapkan mata."
Sebagai contoh, dengan menjangkakan hidangan, badan menyembunyikan insulin tambahan, ghrelin dan hormon lain, menurut kajian 2007 dalam Appetite. Ukuran preemptive ini membekalkan tubuh untuk banjir kalori yang masuk, dan bukannya gulat untuk mengawal gula darah dan kedai tenaga di dalamnya.
Keupayaan untuk mengalihkan titik set membolehkan haiwan menyesuaikan diri dengan tekanan jangka pendek, tetapi mereka mungkin gagal dalam menghadapi cabaran jangka panjang, seperti perubahan iklim.
"Mengaktifkan sistem respon homeostatic boleh menjadi baik untuk jangka waktu yang singkat," kata Woods. Tetapi mereka tidak direka untuk bertahan lama. "Sistem homeostatik boleh gagal dalam keadaan bencana jika ia ditolak terlalu jauh, jadi, walaupun sistem mungkin dapat mengendalikan iklim novel jangka pendek, mereka mungkin tidak dapat mengendalikan perubahan yang lebih besar dalam tempoh masa yang lebih lama."
Mengekalkan maklumat mengalir
Sistem homeostatik mungkin berevolusi untuk membantu organisma mengekalkan fungsi optimum dalam persekitaran dan keadaan yang berbeza. Tetapi menurut esei 2013 dalam jurnal Trends in Ecology & Evolution, sesetengah saintis berpendapat bahawa homeostasis terutamanya menyediakan "latar belakang yang tenang" untuk sel, tisu dan organ untuk berkomunikasi antara satu sama lain. Teori ini menunjukan bahawa homeostasis memudahkan organisme untuk mengekstrak maklumat penting dari alam sekitar dan isyarat ulang antara bahagian-bahagian badan.
Terlepas dari tujuan evolusionernya, homeostasis telah membentuk penyelidikan dalam sains hayat selama hampir satu abad. Walaupun kebanyakannya dibincangkan dalam konteks fisiologi haiwan, proses homeostatik juga membolehkan tumbuhan untuk mengurus kedai-kedai tenaga, menyuburkan sel-sel dan menanggapi cabaran alam sekitar. Di luar biologi, sains sosial, cybernetics, sains komputer dan kejuruteraan semua menggunakan homeostasis sebagai rangka untuk memahami bagaimana manusia dan mesin mengekalkan kestabilan walaupun gangguan.
Tambahan rsumber:
