항상성은 외부 세계의 변화에도 불구하고 지속되는 비교적 안정적인 내부 상태를 유지할 수있는 능력입니다. 식물에서 강아지, 사람에 이르기까지 모든 생명체는 에너지를 처리하고 궁극적으로 생존하기 위해 내부 환경을 조절해야합니다. 예를 들어 혈압이 급상승하거나 체온이 급락하면 장기 시스템이 업무를 수행하는 데 어려움을 겪고 결국 실패 할 수 있습니다.
항상성이 중요한 이유
생리학자인 월터 캐논 (Walter Cannon)은 1920 년대에 "항상성 (homeostasis)"이라는 용어를 만들었으며, 후기 생리 학자 클로드 버나드 (Claude Bernard)의 이전 연구를 확장시켰다. 1870 년대 버나드는 복잡한 유기체가 어떻게 내부 환경에서 균형을 유지해야하는지, 또는,"캐논은이 세상을 넘어"자유롭고 독립적 인 삶 "을 이끌 기 위해이 개념을 연마하고 그의 책"몸의 지혜 "(The British Medical Journal, 1932)를 통해 대중들에게 항상성을 소개했다.
생리학의 핵심 교리로 자리 잡은 캐논의 항상성에 대한 기본 정의는 오늘날에도 여전히 사용되고 있습니다. 이 용어는 "유사한"및 "안정적인 상태"를 의미하는 그리스어 뿌리에서 파생됩니다. 접두사 "homeo"는 항상 정확한 온도 나 속도로 고정 된 자동차의 자동 온도 조절 장치 또는 크루즈 컨트롤과 같이 항상성이 작동하지 않는다는 점을 강조합니다. 대신, 식욕 저널의 리뷰에 따르면 항상성은 허용 가능한 값 범위 내에서 중요한 생리적 요인을 가지고 있습니다.
예를 들어 인체는 세포가 정상적인 기능을 위해 의존하는 수소, 칼슘, 칼륨 및 나트륨으로 채워진 입자의 내부 농도를 조절합니다. 생리학 교육에 관한 2015 년 리뷰에 따르면, 항상성 공정은 코어 체온뿐만 아니라 물, 산소, pH 및 혈당 수준을 유지합니다.
Scientific American에 따르면 건강한 유기체에서 항상성 과정은 지속적으로 자동으로 전개됩니다. 여러 시스템은 종종 체온과 같은 단일 생리적 요인을 안정적으로 유지하기 위해 작동합니다. 이러한 조치가 실패하거나 실패하면 유기체는 질병 또는 사망에이를 수 있습니다.
항상성이 유지되는 방법
많은 항상성 시스템은 신체의 조난 신호를 수신하여 주요 변수가 적절한 범위를 벗어날 때 알 수 있습니다. 신경계는 이러한 편차를 감지하고 종종 뇌에 기반한 제어 센터에보고합니다. 그런 다음 제어 센터는 근육, 장기 및 땀샘에 장애를 바로 잡도록 지시합니다. 온라인 교과서 해부학 및 생리학에 따르면, 지속적인 교란 및 조정 루프는 "음성 피드백"으로 알려져 있습니다.
예를 들어, 인체는 약 98.6 화씨 (섭씨 37도)의 핵심 온도를 유지합니다. 과열되면 피부와 뇌의 열 센서가 경보 음을 울려 신체가 땀을 흘리게하는 연쇄 반응을 시작합니다. 식었을 때, 몸은 떨고 피부에 혈액 순환을 감소시켜 반응합니다. 유사하게, 나트륨 수치가 급등 할 때, 신체는 신장에 신호를 보냄으로써 농축 된 소변에서 물을 절약하고 과도한 소금을 배출한다고 NIH가 자금을 지원하는 두 가지 연구에 따르면.
동물은 또한 부정적인 피드백에 반응하여 그들의 행동을 조정할 것입니다. 예를 들어, 과열되면 옷을 흘리거나 그늘로 이동하거나 차가운 물 한잔을 마실 수 있습니다.
항상성의 현대 모델
부정적인 피드백의 개념은 1920 년대 Cannon의 항상성에 대한 설명으로 거슬러 올라가고 항상성 작동 방식에 대한 첫 번째 설명이었습니다. 그러나 최근 수십 년 동안 많은 과학자들은 유기체가 사실 이후에만 반응하기보다는 항상성에 대한 잠재적 파괴를 예상 할 수 있다고 주장합니다.
Allostasis로 알려진이 대체 항상성 모델은 심리적 검토의 2015 논문에 따르면 특정 변수에 대한 이상적인 설정 점이 일시적인 환경 변화에 따라 이동할 수 있음을 의미합니다. 일주기 리듬, 생리주기 또는 매일 체온의 변동의 영향으로 점이 변할 수 있습니다. 생리학 교육에 관한 2015 년 리뷰에 따르면, 열병과 같은 생리 현상에 반응하여 설정 포인트가 변경되거나 동시에 발생하는 여러 가지 항상성 과정을 보완하기 위해 설정 포인트가 변경 될 수 있습니다.
미 졸라 몬태나 대학교 (University of Montana)의 생물학자인 아트 우즈 (Art Woods)는“설정 점 자체는 고정되어 있지 않지만 적응성 가소성을 보여줄 수있다”고 말했다. "이 모델은 다가오는 잠재적 교란에 대한 예상 응답을 설정 점으로 허용합니다."
예를 들어, 식욕에 대한 2007 년의 검토에 따르면, 식사를 예상 할 때 신체는 여분의 인슐린, 그렐린 및 기타 호르몬을 분비합니다. 이 선제 적 조치는 혈당과 에너지 저장을 통제하기 위해 씨름하는 대신 몸이 들어오는 칼로리의 홍수에 대비합니다.
설정 점을 이동하는 능력은 동물이 단기 스트레스 요인에 적응할 수있게하지만 기후 변화와 같은 장기적인 도전에 직면하면 실패 할 수 있습니다.
Woods는“항상성 반응 시스템의 활성화는 단기간 동안 괜찮을 수있다. 그러나 그들은 오래 지속되도록 설계되지 않았습니다. "정압 시스템은 너무 멀리 밀면 치명적으로 실패 할 수있다. 따라서 시스템이 단기적으로 새로운 기후를 처리 할 수 있지만 더 긴 시간 동안 더 큰 변화를 처리하지 못할 수있다."
정보 흐름 유지
항상성 시스템은 다른 환경과 상황에서 유기체가 최적의 기능을 유지하도록 돕기 위해 주로 진화했을 수 있습니다. 그러나 생태 및 진화 저널 (Trends in Ecology & Evolution) 저널의 2013 년 에세이에 따르면, 일부 과학자들은 항상성이 세포, 조직 및 기관이 서로 통신 할 수있는 "조용한 배경"을 제공한다고 이론화했다. 이 이론은 항상성이 유기체가 환경으로부터 중요한 정보를 쉽게 추출하고 신체 부위 사이의 신호를 셔틀 링 할 수 있다고한다.
진화의 목적에 관계없이 항상성은 거의 한 세기 동안 생명 과학 연구를 형성했습니다. 동물 생리학의 맥락에서 주로 논의되었지만, 항상성 공정은 식물이 에너지 저장을 관리하고 세포를 키우며 환경 문제에 대응할 수있게합니다. 생물학 외에도 사회 과학, 사이버네틱스, 컴퓨터 과학 및 공학은 모두 항상성 (homeostasis)을 프레임 워크로 사용하여 장애에도 불구하고 사람과 기계가 안정성을 유지하는 방법을 이해합니다.
추가 아르 자형자료 :
