Ζωή… σε τροχό ισορροπίας
Έγινε ενημέρωση: 5 Απρ 2021
της Μαρίας Ασπιώτη
Εν έτει 2021 και ύστερα από πολλούς γύρους εγκλεισμού λόγω της πανδημίας, οι πρωτόγνωρες καιρικές μεταβολές και διακυμάνσεις ακόμη και στην ψυχολογία μας, μας έχουν κάνει αντιληπτό το πόσο απρόβλεπτη μπορεί να γίνει η φύση. Όμως εκτός από απρόβλεπτη, η φύση είναι και προνοητική! Και αυτό διότι η φύση μας έχει προικίσει με μία μοναδική βιολογική ικανότητα για να επιβιώνουμε και να εγκλιματιζόμαστε ακόμα και στις χειρότερες των συνθηκών διατηρώντας μια εσωτερική ισορροπία. Η ισορροπία αυτή επιτυγχάνεται μέσω μιας περίπλοκης διαδικασίας που επιφέρει σταθερότητα στα βιολογικά συστήματα, όπως το ανθρώπινο σώμα και ονομάζεται ομοιόσταση.
Ομοιόσταση: ο αντίπαλος της ανισορροπίας
Φανταστείτε τον εαυτό σας πάνω σε ένα ποδήλατο. Πολλοί από εμάς έχουμε μάθει από μικροί να κάνουμε ποδήλατο και έχουμε, σταδιακά, αναπτύξει την δυνατότητα να ισορροπούμε πάνω σε αυτό ανεξάρτητα από το αν έχουμε μπροστά μας ανηφόρα, κατηφόρα, στροφές κτλ. Αποκτούμε, λοιπόν την ικανότητα να διατηρούμε σταθερή ισορροπία πάνω στο ποδήλατο, χωρίς βοήθεια, παρά τις εξωτερικές συνθήκες, και αυτό μας βοηθάει να μην πέσουμε και τραυματιστούμε.
Όπως ακριβώς κι ένα σώμα που ισορροπεί πάνω σε ένα ποδήλατο, θα μπορούσαμε να περιγράψουμε και την ομοιόσταση, μια ευαίσθητη διαδικασία με την οποία το ανθρώπινο σώμα διατηρεί μια σταθερότητα και ισορροπία ανεξάρτητα από τις εξωτερικές συνθήκες και μεταβολές. Όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί έχουν αυτή την ικανότητα διατήρησης μιας εσωτερικής σωματικής και ψυχικής ισορροπίας για να επιβιώσουν καθώς αυξάνονται, αναπτύσσονται και αναπαράγονται. Η ομοιόσταση, λοιπόν είναι ένα είδος αυτο-ρύθμισης, μιας διαδικασίας που συνεχώς ελέγχει για τυχόν αλλαγές (εξωτερικές ή εσωτερικές) ώστε να μας επαναφέρει σε ισορροπία. Οποιαδήποτε διαταραχή στη διαδικασία αυτή οδηγεί σε ασθένειες και παθήσεις που εμποδίζουν τη σωστή λειτουργία του οργανισμού.
Πώς ξεκίνησαν όλα;
Η αντίληψη ότι η ανθρώπινη υγεία εξαρτάται από μια διαδικασία εσωτερικής ρύθμισης και ισορροπίας έχει τις ρίζες της στην Αρχαία Ελλάδα. Ο Αλκμαίων ο Κροτωνιάτης, φιλόσοφος της επιστήμης και μαθητής του Πυθαγόρα, όρισε την υγεία ως ισονομία και συγκεκριμένα, ως ισομερή μείξη και κατανομή των σωματικών δυνάμεων. Την άποψη αυτή διεύρυνε περαιτέρω και ο Ιπποκράτης, ο οποίος υποστήριξε πως η υγεία είναι το προϊόν ισορροπίας και μείξης τεσσάρων ειδών σωματικών υγρών: του αίματος, του φλέγματος, της ξανθής χολής και της μέλαινας χολής. Η αρμονική συνύπαρξη των τεσσάρων αυτών "χυμών" στο σώμα, χωρίς να υπερτερεί κάποιος εις βάρος των υπολοίπων, διατηρεί τον οργανισμό του ανθρώπου σε υγιή κατάσταση.
Ο όρος ομοιόσταση επινοήθηκε από τον Walter B. Cannon (1871–1945) για να περιγράψει τη διαδικασία με την οποία ένα σώμα διατηρεί σταθερότητα υπό συνεχώς μεταβαλλόμενες περιβαλλοντικές συνθήκες. Η διατήρηση της ομοιόστασης επιτυγχάνεται κυρίως μέσω μηχανισμών αρνητικής ανάδρασης (negative feedback), οι οποίοι ενεργούν ως ένα κλειστό κύκλωμα που αντιτίθεται σε οποιαδήποτε απόκλιση προκαλείται από εξωτερικά ή εσωτερικά ερεθίσματα.
Πώς επιτυγχάνεται η ομοιόσταση;
Η ομοιόσταση δρα μέσω ενός μηχανισμού αρνητικής ανάδρασης, ο οποίος περιλαμβάνει τρία κύρια συστήματα:
Α) τους υποδοχείς: κύτταρα τα οποία ανιχνεύουν τις αποκλίσεις/αλλαγές
Β) το κέντρο ελέγχου: το μέρος του εγκεφάλου που επεξεργάζεται την απόκλιση που ανιχνεύουν οι υποδοχείς και καθορίζει τις αναγκαίες μεταβολές/προσαρμογές για να διατηρηθεί η ομοιόσταση
Γ) τα εκτελεστικά όργανα: που δέχονται τις κατάλληλες εντολές από το κέντρο ελέγχου και αντιδρούν ανάλογα για να αναστρέψουν τις αποκλίσεις/αλλαγές, επαναφέροντας έτσι, τελικά, την ισορροπία.
Fun Fact
Στο ανθρώπινο σώμα, κατά τη διάρκεια του τοκετού, το κεφάλι του μωρού ασκεί πίεση στον τράχηλο και ενεργοποιεί νευρώνες στον εγκέφαλο της μητέρας που οδηγούν στην απελευθέρωση ορμονών από το σώμα της, οι οποίες αυξάνουν τις συστολές της μήτρας. Οι συστολές οδηγούν σε νέα πίεση στον τράχηλο και συνεπώς την απελευθέρωση ακόμη περισσότερων ορμονών που ενισχύουν ακόμη περισσότερο τις συστολές της μήτρας έως τη γέννηση του εμβρύου. Αυτό είναι ένα παράδειγμα μηχανισμού θετικής ανάδρασης της ομοιόστασης.
Το παράδειγμα της θερμορύθμισης
Η θερμοκρασία στην οποία το σώμα μας βρίσκεται σε ισορροπία είναι μεταξύ 36.6ο C – 37oC. Τον χειμώνα, η περιβαλλοντική θερμοκρασία πέφτει σε πολύ χαμηλά επίπεδα, μειώνοντας την εσωτερική μας θερμοκρασία, και δημιουργώντας τη γνωστή σε όλους μας, αίσθηση του κρύου.
Η αίσθηση αυτή φτάνει στον εγκέφαλο μας από το δέρμα μας, κυρίως μέσω θερμοϋποδοχών, οι οποίοι μεταβιβάζουν την πληροφορία του κρύου στο κέντρο ελέγχου θερμορύθμισης του εγκεφάλου. Το τελευταίο, επεξεργάζεται την πληροφορία αίσθησης κρύου και αμέσως ενεργοποιεί διαδικασίες μέσω των αντίστοιχων κυττάρων-εκτελεστών, που επαναφέρουν το σώμα μας σε μία ισορροπημένη κατάσταση. Οι αντίθετες διαδικασίες ενεργοποιούνται όταν βρισκόμαστε σε ένα πολύ θερμό περιβάλλον.
Fun Fact Η θερμορύθμιση (διατήρηση μιας σταθερής εσωτερικής θερμοκρασίας) δεν αποτελεί αποκλειστικό προνόμιο του ανθρώπου, αλλά και άλλων οργανισμών και συστημάτων που διαθέτουν ομοιοστατικούς μηχανισμούς. Συγκεκριμένα, τα θερμόαιμα ή ομοιόθερμα ζώα, όπως για παράδειγμα τα πουλιά, έχουν την ικανότητα διατήρησης σταθερής σωματικής θερμοκρασίας.
Άλλα παραδείγματα ομοιοστατικών μηχανισμών στο σώμα μας είναι οι παρακάτω λειτουργίες:
η ρύθμιση του pH του αίματος, το οποίο πρέπει να παραμένει φυσιολογικά στο 7,4
η ρύθμιση των επιπέδων διοξειδίου του άνθρακα (CO2) στο αίμα
η ρύθμιση της συγκέντρωσης γλυκόζης στο αίμα
η διαδικασία αναγνώρισης και εξουδετέρωσης παθογόνων οργανισμών
Κλείνοντας
Η ομοιόσταση αποτελεί το θεμέλιο των βιολογικών συστημάτων που επιτρέπει την εξέλιξη της ζωής. Ωστόσο, η διαταραχή της ομοιόστασης για μεγάλα χρονικά διαστήματα δεν μπορεί πάντα να αποκατασταθεί και αυτό μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα την εκδήλωση διαφόρων ασθενειών ανάλογα με τα αίτια που προκαλούν τη διαταραχή της ομοιόστασης. Για παράδειγμα, η προσβολή από παθογόνους μικροοργανισμούς, ένας κακός τρόπος ζωής ή ψυχολογικά αίτια μπορούν να οδηγήσουν σε σοβαρές βλάβες που χρήζουν ιατρικής περίθαλψης.
Τι να θυμάσαι:
Η ομοιόσταση είναι ένας αυτό-ρυθμιστικός μηχανισμός με τον οποίο τα βιολογικά συστήματα επιτυγχάνουν εσωτερική σταθερότητα ενώ προσαρμόζονται σε συνεχώς μεταβαλλόμενες εξωτερικές συνθήκες.
Η λειτουργία του μηχανισμού της ομοιόστασης βασίζεται σε τρία κύρια συστήματα: τους υποδοχείς, το κέντρο ελέγχου και τους εκτελεστές.
Η διαταραχή της ομοιόστασης σε μεγάλο βαθμό ή για μεγάλα χρονικά διαστήματα μπορεί να οδηγήσει σε σοβαρές σωματικές ή ψυχικές βλάβες.
Εικόνες από: pexels.com
Για περισσότερες πληροφορίες:
Billman G. E. 2020. Homeostasis: The Underappreciated and Far Too Often Ignored Central Organizing Principle of Physiology. Front. Physiol. 11. doi 10.3389/fphys.2020.00200
Turner, J. S. 2017. Purpose & Desire: What Makes Something “Alive” and Why Modern Darwinism Has Failed to Explain It. New York, NY: Harper Collins Publishers.
Carpenter, R. H. S. 2004. Homeostasis: a plea for a unified approach. Adv. Physiol. Educ. 28, 180–187. doi: 10.1152/advan.00012.2004
Billman, G. E. 2013. “Homeostasis: the dynamic self- regulating that maintains health and buffers against disease,” in Handbook of Systems and Complexity in Health, eds J. P. Strumberg and C. M. Martin (New York, NY: Springer), 159–170. doi: 10.1007/978-1-4614-4998-0_10
Μήπως διαβάζοντας το άρθρο σου δημιουργήθηκαν περισσότερες απορίες;
Μη διστάσεις να επικοινωνήσεις μαζί μας στο email μας ή μέσω dm στο Instagram και στο Facebook.
Λίγα λόγια για την Μαρία Ασπιώτη...
"Γεια σας! Ονομάζομαι Μαρία Ασπιώτη και κατάγομαι από την Κέρκυρα. Η επιστήμη της Βιολογίας αποτελεί εδώ και χρόνια μια από τις μεγαλύτερες μου αγάπες και την τελευταία πενταετία την υπηρετώ και επαγγελματικά. Είμαι απόφοιτη του τμήματος Μοριακής και Κυτταρικής Βιολογίας του Πανεπιστημίου της Γλασκώβης καθώς και κάτοχος μεταπτυχιακού τίτλου από το τμήμα Αναγεννητικής Ιατρικής του Πανεπιστημίου του Bath. Έχω εργαστεί εθελοντικά σε ερευνητικά προγράμματα ως φοιτήτρια αλλά και ως μέρος των πτυχιακών και μεταπτυχιακών σπουδών μου. Τα τελευταία τρία χρόνια μένω στο Ηνωμένο Βασίλειο και εργάζομαι επαγγελματικά ως ειδικός επιστήμονας στο τμήμα έρευνας και ανάπτυξης της εταιρείας Smith+Nephew που δραστηριοποιείται στους τομείς υγείας. Παράλληλα, εργάζομαι εθελοντικά ως μέντορας παιδιών 7-13 ετών με κλίση στις επιστήμες ζωής και μη προνομιούχων, νέων μεταναστών του Ηνωμένου Βασιλείου που ενδιαφέρονται να ακολουθήσουν τις βιολογικές επιστήμες για τις σπουδές τους. Στόχος μου είναι να συνεχίσω να δραστηριοποιούμαι και να εξελίσσομαι στον τομέα της έρευνας και ανάπτυξης φαρμακευτικών και ιατρικών τεχνολογιών.
Αγαπώ ιδιαίτερα τα ταξίδια, τη φωτογραφία και τη μαγειρική!"