ホメオスタシス：例、メカニズム、機能 - 生物学 - 2025

恒常性は、化学組成および生物の内部環境の物理化学的性質の「レコード」の維持につながる自己調節の現象の集合として定義されます。

ホメオスタシスという言葉は、ギリシャ語の「ホモ」と呼ばれ、「類似」または「類似」を意味する「oμoιo」と、接尾辞「στασισ」に由来し、「固定」、「恒久的」を意味します。または「安定」。

赤血球とヘモグロビンの恒常性。commons.wikimedia.org

この用語は、内部のバランスや平衡を指すのではなく、一定の状態を維持することを指します。生物のバランスや平衡の状態は死を意味するからです。この恒常性は、外部環境で発生する可能性のある変化にもかかわらず、身体によって積極的に維持されます。

バックグラウンド

1870年代の終わりのクロードバーナード（1813-1878）は、現在「細胞外液」と呼ばれているものを表す（フランスの内部平均からの）「ミリューインテリオール」の不変性を最初に言及した。生物の細胞は水に浸されており、そのおかげで生き続けています。

バーナードによって定義された内部環境の恒常性の研究は、私たちが今日生理学として知っていることです。「生理学」という言葉はギリシャ語の「physis」（ϕυυsis）と「logo」（λoyo）に由来し、それぞれ「自然、在り方、本質、または自然の状態」と「何かについて何が言われているのか」を意味します。

数年後の1933年頃、アメリカの生理学者ウォルターキャノンは、各生物が細胞外液の状態を一定に維持するために必要なメカニズムを説明するためにホメオスタシスという用語を作り出した人物でした。

生理学的に関連する恒常性維持機能の例としては、血圧、体温、血糖濃度、血漿中の電解質レベルなどが維持されます。身体と環境の大きな違いにもかかわらず、制限された範囲内。

ホメオスタシスの概念

ホメオスタシスは、周囲の環境がどのように異なっていても、環境条件がどのように変動していても、すべての多細胞生物がその内部環境で特定のパラメーターまたは一定の条件を維持する能力です。

このいわゆる「内部環境」は、（組織の細胞と細胞の間の）間質空間に含まれる細胞外液、および動物の血管内液または血液液に対応する。

すべての生物は、pH、温度、濃度などの非常に狭い範囲の条件で身体が機能する必要があるため、ホメオスタシスは（動物や植物の）医学および生理学の最も重要な概念の1つです。イオン、水の量、栄養素の濃度など。

一部の著者は、「どのように変化しても、すべての重要なメカニズムは内部環境の一定の生活条件を維持することを唯一の目的としている」と考えています。生きています。

内部条件の維持または維持は、負のフィードバックまたは正のフィードバックによって（より少ない程度で）機能する制御システムのおかげで可能です。

このシステムにより、前述のパラメーターのいずれかで重要な変化が発生した場合、これらの変化がすぐに「中和」され、身体が通常の状態に戻ります。

したがって、ホメオスタシスは、環境条件に対処するための身体の応答システムと、生物が永続的に受ける変化から成ります。

恒常性メカニズム

恒常性は、生物の多くの身体システム間の広範な統合のおかげで達成されます。

Cannon（1929）は、規制されているもの、つまり外部環境または固有の「プロセス」から得られる「弾薬」または「補給品」に応じて恒常性維持メカニズムを分類しています。

血糖ホメオスタシス（出典：Wikimedia Commons経由のChristinelmiller）

「弾薬」または「補給品」の規制によるホメオスタシス

供給の規制による恒常性のメカニズムは、次の特徴があります。

-豊かさや飢餓の瞬間と必要性の間の調整に関する保管。

-「耐えられないほどの過剰」がある場合のオーバーフローまたは体外への排出

ストレージは、一時的なものと分離によるもう2つのタイプがあります。「フラッドまたはオーバーフローストレージ」として知られている一時的なストレージは、大量に摂取された材料による間質の「フラッディング」によって発生します。

一方、「分離」による貯蔵は、摂取された物質を細胞内または比較的「永続的な」構造内に含めることと関係しています。

したがって、供給規制のホメオスタシスは、在庫が不足している場合に備えて貯蔵量を増やすため、またはそれらが有毒な場合に過剰を排除するために、供給量が豊富な場合に供給を保管することを意味します。

プロセス規制によるホメオスタシス

恒常性調節の大部分は外部材料または「供給」の使用に依存しますが、固有の連続プロセスの変更にはるかに明らかに依存するものもあります。

このタイプの調整の主な例は、恒温動物の中性の維持と体温の維持です（体温を内部で調整することができます）。

恒常性調節の仮定

キャノンは1925年に、生物の体内の「恒常性」の維持に関与する生理学的要因を説明する6つの仮説を提案しました。

1-不安定な材料で構成され、恒久的に変動する状態にある動物の体などの開放系では、「恒常性」またはホメオスタシスは、上記の状態を維持するために機能するまたは機能する準備ができているシステムがあることの直接の証拠です恒常。

2-生物または身体系が恒常性を維持している場合、それは「変化」への傾向が、変化に抵抗する1つ以上の要因の有効性の増加によって自動的に「中和」されるためです。

3-一方向の作用によってホメオスタシスを維持するように作用するいかなる要因も、反対方向に同時に作用することはできません。

4-体のある領域で拮抗薬である恒常性維持剤は、別の領域で協力したり一緒に働いたりすることができます。

5-ホメオスタシスの状態を決定する規制システムは、同時にまたは次々と（連続して）「アクティブ化」される多数の要素で構成されます。

6-恒常状態を一方向に変化させる可能性のある因子がわかっている場合、その因子または反対の効果を持つ因子の自動制御を求めることは合理的です。

ホメオスタシスの機能

ホメオスタシスまたはホメオスタシスのメカニズムの主な機能は、特に温度（恒温動物）、イオンと水の濃度、摂取量などのパラメータに関して、生体の体内の「バランス」を維持することです栄養素等の

「一定の」内部状態をかなり狭い範囲内に維持し、多くの場合、外部環境または環境の状態とはかなり異なる状態にすることは、身体システムの機能、したがって、それ自体、それがホメオスタシスがすべての多細胞生物にとって不可欠である理由です。

心理的ホメオスタシス

心理的ホメオスタシスは、個人が「通常の状態」として認識または認識するものを維持するために、人間が必要と満足の「感情」のバランスをとる必要がある心理的または行動的なメカニズムを指す用語です。

心理的ホメオスタシスの制御または調節のメカニズムは、生理学的ホメオスタシスを特徴付けるメカニズムとはかなり異なりますが、両方のプロセスは密接に関連しています。

いくつかの例を挙げると、心理的な恒常性メカニズムは、多くの場合、自己保存、発達と生殖、適応などと関係があります。

人体の恒常性の例

ホメオスタシスの例には、人間の体内温度の維持、ブドウ糖レベルの維持、血圧の調節、またはサーモスタットの操作などがあります。

-人間のホメオスタシス

1-内部の体温

人間の体内温度はホメオスタシスの良い例です。健康な人の体温は37℃に保たれ、体は熱を発したり放出したりすることで体温をコントロールできます。

2-ブドウ糖レベルの維持

ブドウ糖は血流に含まれる糖の一種ですが、人が健康を維持するには、体が十分なブドウ糖レベルを維持している必要があります。

ブドウ糖のレベルが高くなりすぎると、膵臓はインスリンと呼ばれるホルモンを放出します。これらのレベルが低すぎる場合、肝臓は血中のグリコーゲンを再びグルコースに変換し、レベルを上げます。

3-リンパ系の機能

病気を引き起こす細菌やウイルスが体に入ると、リンパ系がホメオスタシスを維持するために反撃し、感染と闘い、健康を維持します。

4-血圧の調節

健康的な血圧の維持は恒常性の一例です。心臓は血圧の変化を検出して、脳に信号を送信させ、脳は信号を送信して心臓に応答する方法を伝えます。

血圧が高すぎる場合、当然心臓は遅くなるはずです。一方、低すぎる場合は、心臓が競争する必要があります。

5-酸と塩基のバランス

人体には酸や塩基と呼ばれる化学物質が含まれており、身体が最適に機能するにはこれらの適切なバランスが必要です。肺と腎臓は、体内の酸と塩基を調節する2つの器官系です。

6-水位

人間の体重のパーセンテージの半分以上は水であり、水の正しいバランスを維持することはホメオスタシスの例です。水分が多すぎる細胞は膨張し、破裂することさえあります。

水が少なすぎると、細胞が収縮してしまいます。あなたの体は、これらの状況が発生しないように適切な水分バランスを維持しています。

7-カルシウム制御

人体によるカルシウムレベルの調節は恒常性の一例です。レベルが下がると、副甲状腺はホルモンを放出します。カルシウム濃度が高くなりすぎると、甲状腺が骨のカルシウムを固定し、血中カルシウム濃度を低下させます。

8-身体運動

運動は、エネルギーを得るために乳酸を筋肉に送ることにより、体に恒常性を維持させます。

時間が経つにつれて、これはまた、運動を停止する時間であることを脳に知らせ、筋肉が必要な酸素を得ることができるようにします。

9-神経系と呼吸

神経系は呼吸パターンのホメオスタシスを維持するのに役立ちます。呼吸は不随意であるため、神経系は呼吸時に体が必要な酸素を受け取ることを保証します。

10-泌尿器系

毒素があなたの血液に入るとき、それらはあなたの体のホメオスタシスを破壊します。しかし、人体は、泌尿器系を使用してこれらの毒素を取り除くことで反応します。

個人は血液から毒素や他の厄介なものを排尿するだけで、ホメオスタシスを人体に戻します。

11-皮膚の隆起

あなたがその「鳥肌」の感覚に苦しむとき、それは皮膚によって放射される熱の量を減らすのに役立つ恒常性のプロセスによるものです。それは私たちの原始的な祖先の皮膚の非常に典型的なプロセスでしたが、体のほとんどで脱毛にもかかわらずそれは維持されました。

12-揺れまたは震え

寒さで身震いするとき、それは脳が筋肉に信号を送り、体温レベルが私たちの健康のために推奨されているレベルを下回っていることを知らせるからです。つまり、筋肉の震えは寒さを打ち消す方法です。

13-血管拡張と血管収縮

血管拡張は、血液を冷却して過剰な熱と戦うために毛細血管を広げることです。血管収縮はその反対であり、毛細血管が狭くなるため、寒い環境では血液の熱を保存できます。

-技術的恒常性メカニズムなど

11-サーモスタット

サーモスタットは、温度センサーの出力に応じてヒーターやエアコンのオン/オフを切り替えます。

12-スピードレギュレーター

速度の変化に応じて車のスロットルを調整するクルージング。

13-自動操縦

コースまたはあらかじめ設定されたコンパスの向きからの逸脱に応じて航空機または船舶の方向制御を操作するオートパイロット。

14-産業における統制

流体レベル、圧力、温度、化学組成などを維持する化学プラントまたは石油精製所のプロセス制御システム。ヒーター、ポンプ、バルブの制御。

15-蒸気機関レギュレータ

エンジン速度の増加に応じてスロットルバルブを下げる、または速度が所定の速度を下回った場合にバルブを開く、蒸気エンジンの遠心ガバナー。

16-ビジネスホメオスタシス

これは、企業がその平衡状態を維持し、状況の多様性を吸収することによって内部および外部の乱流を打ち消す能力を指します。

-動物と環境の恒常性

哺乳類や鳥などの温血動物にとって、ホメオスタシスはホルモン、内分泌系、代謝などの内部プロセスの組み合わせです。

一方、ヘビのような冷血動物は、そのような内部システムを持たず、恒常性を維持するために外部環境に依存する必要があります。

17-ホルモン

マウスやウサギなどの小さな哺乳類の一部の個体群では、何らかの理由で個体数が増加すると、過密状態が増大するストレスを引き起こし、甲状腺に損傷を与え（これにより必須ホルモンが生成されます）、多くの個体が内分泌障害またはホルモン。

18-体温調節

二酸化炭素の大気中濃度が増加する環境では、植物はよりよく成長し、大気からより多くの二酸化炭素を取り除くことができます。

また、スズメバチとスズメバチは、熱帯雨林、砂漠、亜熱帯および温帯気候のほとんどの環境で見られます。彼らは自分自身と彼らの巣を体温調節することができるので、彼らは非常に多くの異なる条件で生き残ることができます。

19-ジャングルでの水のリサイクル

恒常性のシステムを通じて、熱帯林は水をリサイクルする能力を維持します。たとえば、アマゾン盆地はベネズエラのサバンナと平野に北に囲まれ、ブラジルのサバンナに南に囲まれています。

大西洋からの湿気が直接逆流した場合、アマゾンの生態系は現在のサイズのごく一部にすぎません。

実際、アマゾンの熱帯雨林の巨木は湿気を空に急速に送り込み、ジャングルに雨として降り注ぐため、大量の水が海に流出するのを防ぎます。

20-サンゴと二酸化炭素

サンゴのポリープは二酸化炭素を使用して殻を形成します。これは、海洋の二酸化炭素の量を減らすのに役立ち、地球が汚染と戦い、恒常性を回復するために働く1つの方法です。

サンゴが少ないと、海は二酸化炭素の吸収が少なくなり、大気中に多く残ります。

参考文献

1. 祝福W.下部脳幹と身体の恒常性（1997）。ニューヨーク：オックスフォード大学出版局。
2. キャノンW.体の知恵（1932年）。ニューヨーク：WWノートン。
3. Kotas M、Medzhitov R.ホメオスタシス、炎症および疾患感受性（2015）。細胞。
4. リッグスD.制御理論と生理学的フィードバック機構（1970）。ボルチモア：ウィリアムズ&ウィルキンス。
5. Teplyuk N.ほぼ完全なホメオスタシス：生殖系列を回避する普遍的な老化規則の例（2012）。細胞生化学のジャーナル。
6. トレフィルJ.科学技術百科事典（2001）。ニューヨーク：Taylor&Francis Books。
7. Tyrrel A、Timmis J、Greensted A、Owens N.進化可能なハードウェア、ホメオスタシスの基本テクノロジー（2007）。ニューヨーク。