Les êtres vivants, animaux et végétaux, sont des systèmes ouverts qui obtiennent des nutriments et des gaz de l’environnement et excrètent des déchets dans notre environnement de manière continue. Ce que pour nous sont des matières fécales, pour d’autres microorganismes et invertébrés, ce sont des substances succulentes qui font partie de leurs tissus (matière organique), permettant ainsi la poursuite du cycle du carbone au sein des chaînes trophiques des écosystèmes.

Être un système ouvert est nécessaire à la survie: l’énergie n’est pas créée ou détruite, elle est seulement transformée (selon la loi de conservation de l’énergie) et, par conséquent, nous devons l’obtenir de l’environnement en permanence. Dans tous les cas, cela a également plusieurs points négatifs, tels que nous dissipons constamment la chaleur dans l’environnement, nous dépendons de notre environnement pour toutes nos tâches biologiques et nous pouvons tomber malades et mourir en conséquence directe de ce qui se passe dans notre environnement.

Pour mettre de l’ordre dans le chaos changeant qu’est l’environnement, nos corps présentent une série de mécanismes de régulation biologiques et / ou physiologiques pour maintenir un état interne stable, en compensant les changements qui peuvent survenir dans l’environnement. Voyons comment ils sont.

Qu’est-ce qu’un mécanisme de régulation?

En biologie, un mécanisme est un système avec des parties qui interagissent de manière causale, donnant lieu à des processus qui ont un ou plusieurs effets sur l’environnement, qu’il soit interne, externe ou les deux. Un mécanisme peut être le processus qui se termine par la sueur de l’être humain dans un moment chaud (physiologie), mais la sélection naturelle ou la dérive génétique sont également considérées comme des mécanismes, bien que dans ce cas de nature évolutive.

Dans le monde des mécanismes de régulation, rien n’est noir ou blanc, puisque Les entités biologiques sont des êtres extrêmement complexes (multicomponentiels), dont les systèmes sont en interaction et rétroaction continues. Au-delà de sa diversité, trois grands niveaux peuvent être distingués dans les mécanismes sous-jacents d’un être vivant:

• Mécanismes génétiques: le plus bas de la hiérarchie. Le fonctionnement des gènes et leur expression sont essentiels, mais ils correspondent au substrat basal de tout système.
• Mécanismes du fonctionnement cellulaire: le mécanisme suivant est celui qui concerne la cellule, et donc les organes et tissus du corps.
• Mécanismes nerveux et endocriniens: ce sont les mécanismes de régulation les plus avancés à l’échelle évolutive.

Tous les êtres vivants ont des mécanismes génétiques, car par définition, une cellule doit avoir un génome pour s’auto-répliquer à de futures occasions (même s’il ne s’agit que d’un chromosome, comme dans les bactéries). En revanche, chaque entité vivante doit présenter au moins un mécanisme de régulation cellulaire, puisque l’unité de base de la vie est la cellule, bien qu’elle constitue tout l’organisme (comme c’est le cas des bactéries et des archées).

Comme vous pouvez l’imaginer le summum des mécanismes de régulation physiologiques (glandes et neurones, qui font respectivement partie des systèmes endocrinien et nerveux) est limité aux animaux les plus complexes sur le plan évolutif, comme nous sommes des vertébrés, bien que d’autres êtres vivants aient aussi leurs propres échelles nerveuses et endocriniennes.

À ce stade, il convient de noter que les circuits de régulation peuvent présenter deux systèmes de rétroaction (rétroactions): positif et négatif. Nous expliquons brièvement en quoi ils consistent dans les lignes suivantes.

1. Feedback negativo

À cette occasion, le mécanisme de régulation cherche à garder sous contrôle un paramètre X dans un spectre très spécifique, toujours proche de la valeur X0, qui est l’optimum maximum dans un environnement spécifique. Les valeurs du paramètre X sont collectées à partir de l’environnement ou de l’environnement interne via des canaux d’information (tels que les thermorécepteurs et d’autres groupes nerveux) et les informations sont amenées au centre du mécanisme, qui générera des réponses basées sur l’environnement dans le meilleure façon possible.

2. Rétroaction positive

Dans ce cas, les choses changent. L’objectif des mécanismes de régulation par rétroaction positive est atteindre le point d’efficacité maximal du paramètre X, dévié de la valeur X0, une fois certaines conditions atteintes.

Bien que nous évoluions autour de concepts assez complexes, la différence entre rétroaction négative et positive est très facile à comprendre: dans le premier cas, le système répond dans une direction opposée au signal, c’est-à-dire qu’il a tendance à «stabiliser» la sortie. le système afin qu’il reste dans un état constant. D’un autre côté, en rétroaction positive, les effets ou les sorties d’un système provoquent des effets cumulatifs à l’entrée. Dans ce dernier cas, c’est un système qui, par définition, présente un point d’équilibre instable.

Exemples de mécanismes de régulation

Nous avons évolué entre des concepts assez éthérés, il sera donc utile d’illustrer un peu ce qu’est un mécanisme de régulation d’un point de vue physiologique. Disons, par exemple, que nous voulons comprendre comment la transpiration se produit chez l’homme. Fonce.

Tout d’abord, il convient de noter que la transpiration est un mécanisme de régulation modulé par le système nerveux sympathique, responsable de nombreuses fonctions involontaires chez l’homme. Notre hypothalamus contient des neurones de la zone antérieure et préoptique spécialisés dans l’enregistrement des changements de température interne et de l’activité du cortex cérébral. Par conséquent, lorsque l’information arrive qu’il y a un excès de chaleur (qu’elle soit interne ou externe), l’hypothalamus envoie le signal à travers les fibres cholinergiques aux glandes eccrines réparties sur toute la peau afin qu’elles excrètent la sueur.

La sueur sort par les pores qui relient les glandes eccrines à la peau. Puisque les fluides ont besoin de chaleur pour s’évaporer (après tout, la chaleur est de l’énergie), ils «capturent» cet excès de température à la surface du corps, ce qui provoque le refroidissement de notre système général. Par évaporation de la sueur, 27% de la chaleur corporelle est dissipée, il n’est donc pas surprenant que ce mécanisme soit activé en cas de variation physique et / ou environnementale..

Dans ce cas, nous sommes à un niveau théorique avant un mécanisme de régulation à rétroaction négative. L’intérêt de l’organisme est de maintenir la température corporelle (paramètre X) dans une plage appropriée aussi proche que possible de l’idéal, qui se situe entre 36 et 37 degrés. Dans ce système, le complexe fonctionnel répond inversement aux stimuli externes.

Si nous devenons philosophiques on peut aussi concevoir la sélection naturelle elle-même ou la dérive génétique comme des mécanismes de régulation d’un point de vue évolutif. La sélection naturelle exerce une pression sur le système ouvert qu’est une population, en sélectionnant les gènes les plus bénéfiques à long terme et en ignorant les moins adaptatifs.

Par exemple, un animal d’une espèce d’oiseau qui est né (par une mutation de novo) avec un bec plus grand que le reste, pourrait avoir une plus grande facilité pour chasser les insectes parmi l’écorce des arbres. Comme cet être vivant a un avantage sur les autres, il pourra se nourrir davantage, il grandira plus et, par conséquent, il sera plus fort lorsqu’il s’agira de rivaliser avec le reste des mâles pour se reproduire. Si le caractère «gros bec» est héréditaire, il faut s’attendre à ce que la progéniture de cet animal soit plus viable que les autres.

Ainsi, au fil des générations, le caractère «grand pic» augmenterait dans la population, puisque seuls ceux qui le présentent vivent plus longtemps et ont plus de possibilités de se reproduire. La sélection naturelle agit comme un mécanisme de régulation évolutive clair dans ce cas, puisque la proportion de gènes dans une population varie en fonction des impositions de l’environnement.

résumé

Comme vous l’avez peut-être vu, les mécanismes de régulation dans le monde de la biologie vont bien au-delà de la thermorégulation ou de la consommation d’énergie. De l’expression des gènes à l’évolution de l’espèce, tout peut se résumer en un retour d’expérience positif ou négatif qui cherche à atteindre un maximum d’efficacité, à un moment ou à un autre. Au final, l’objectif est d’atteindre le maximum d’équilibre interne de toutes les manières possibles, en tenant toujours compte des contraintes environnementales.

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