גוף בפעולה
על האתרספריההעקרונותמה בתפריטקר בחרמוןעל גלגליםמתוק, מתוקחם בנגב
 
כותרת

 

מהו הומאוסטזיס?

האם תהית אי-פעם מה המשמעות של המושג "הומאוסטזיס"?
הומאוסטזיס בוודאי נשמע לך מוכר, מין מילת קסם שהיא תשובה לכל השאלות המסובכות.
יש לך אפילו הגדרה: כשאומרים הומאוסטזיס מתכוונים ל "שמירה על סביבה פנימית יציבה בסביבה חיצונית משתנה".
מה משמעות המילה "שמירה", ולמה מתכוונים כשאומרים "יציבה"?

אין זה פשוט כל כך להסביר במילים מושג "תזזיתי" רחב כזה, הקשור לתופעות, לתהליכים ולמצבים המאפשרים את קיומם של החיים במתכונתם המוכרת לנו.

ברור לנו שאין אנלוגיה, דגם או דוגמה העשויים להסביר ולהדגים באופן מושלם את התופעה המדהימה של שמירה על שיווי משקל דינמי בגוף השלם, כלומר שמירה על הומאוסטאזיס. באמצעות הדוגמאות שנביא ננסה להתקרב להבנת המושג "הומאוסטזיס".


מאפייני הומאוסטזיס

הומאוסטזיס מתבטא בבקרה, בוויסות ובתיאום של תהליכים המאפשרים ליצור החי לשמור על סביבה פנימית יציבה בתנאי סביבה משתנים.
ההומאוסטזיס מאופיין על ידי בקרה מתמדת על הפעילות הבלתי פוסקת, המתרחשת תדיר בכל אורגניזם חי.
שינוי בתמהיל התנאים (טמפרטורה, דרגת חומציות ריכוזי חומרים, הרכב החומרים ועוד) בסביבת התא ובאורגניזם או בתוכם מביא לידי הטיית שיווי המשקל של שלל תגובות כימיות המתרחשות בתא ובאורגניזם. שינוי זה מפעיל שרשרת תהליכים בתוך התא והאורגניזם ומחוצה להם.
ברמת התא:
תהליכים אלו הם מעיקרם תהליכי בקרת ביטוי גנים, המכוונים ייצור ושפעול של חלבונים על פי צורכי התא המידיים ועל פי המידע האצור בדנ"א שבתא.
תגובות אלו מאפשרות את שרידות התא בתנאי סביבה משתנים.
אורגניזם חי מתאפיין בסדר ובמורכבות; אלה הן רמות ארגון גבוהות (מבחינה אנרגטית).
שמירה על מצב זה מחייבת השקעה מתמדת של אנרגיה.
לדוגמה, במצב של לחץ חלקי נמוך של חמצן יופעל באופן מידי ויעיל מערך לייצור תאי דם אדומים שיסייע בשמירה על מאזן חמצן בגוף בתנאים החדשים.

אפיון - תהליכי בקרה, ויסות ותיאום

- יעילות
- תנודתיות - הנקודה ההומאוסטטית וטווח הערכים סביבה
- הקשר הבלתי אקראי בין הערכים הנמדדים
- דינמיות
- משובים
- תיאום

ננסה להדגיש נקודות אחדות המשותפות לבקרה, לוויסות ולתיאום של תהליכים המביאים להומאוסטזיס:
  • יעילות: תהליכים הומאוסטטיים מתאפיינים כתהליכים יעילים. הבקרות השונות מגיבות באופן ייחודי, תוך התאמה למצב שנוצר (עדכונים שוטפים מהשטח מעידים על המצב). לדוגמה, במצב של לחץ חלקי נמוך של חמצן יופעל באופן מידי ויעיל מערך לייצור תאי דם אדומים שיסייע בשמירה על מאזן חמצן בגוף בתנאים החדשים.


  • תנודתיות - הנקודה ההומאוסטטית וטווח הערכים סביבה (ערכי ref):
    מדדים ביוכימיים ופזיולוגיים של אורגניזמים ניתנים לתיאור כמצב, כצילום חד-פעמי רגעי ונקודתי, המכונה "הנקודה ההומאוסטטית".
    אולם הנקודה ההומאוסטטית מציינת הקפאה מלאכותית של נקודה בזמן, ונובעת מהצורך שלנו לעצור את התמונה כדי למקד מבט.
    נניח שאנו מעוניינים לבצע מדידה של המאזן האנרגטי בתא.
    ברשותנו חיישן רגיש ומדויק למדידת מספר מולקולות ה- ATP הנמצאות בתא. המדידה מתבצעת באופן אוטומטי בכל כמה שניות. בכל מדידה מתקבל נתון מספרי הנכון לנקודת הזמן שבו נדגם. כלומר, תהליכים ביוכימיים המאפשרים חיים מאופיינים על ידי תנועה מתמדת של ערכים סביב נקודת ייחוס. משום כך יש לשים לב שאין מדובר על נקודה הומאוסטטית אחת בלבד, אלא לטווח הערכים סביב נקודת הייחוס ההומאוסטטית.


  • הקשר הבלתי אקראי בין הערכים הנמדדים
    מתקיימת תלות מבוקרת בין הערכים המתנדנדים סביב נקודת הייחוס ההומאוסטטית .
    מבט נכון על הומאוסטזיס מחייב איסוף אין-סוף נקודות לאורך זמן והבנת הקשר הבלתי אקראי בין הערכים הנמדדים. כל ערך שמתקבל מציג מצב רגעי שבו מנגנוני בקרה משפיעים על התהליכים המובילים לנקודה הבאה.


  • דינמיות
    בתהליכי התפתחות נורמליים כמו גדילה, הריון וצמיחה, מתרחש מעבר מנקודת התייחסות הומאוסטטית אחת לאחרת. תהליכים אלו מתקדמים בשלבים, ובכל שלב נוצרת נקודת התייחסות הומאוסטטיות חדשה.


  • משובים - קיום משובים שליליים וחיוביים בתהליכים שונים מאפשרים השגת שיווי משקל עדין, המושג תוך תנודות, חריגה, תיקון וכיוון עדין ביותר.


  • תיאום - כדי להשיג הומאוסטזיס חייב להתקיים תיאום מלא (אינטגרטיביות) בין תהליכים שונים. התוצאה המתקבלת היא שיקול של כל התהליכים המתרחשים בנקודה מסוימת. לדוגמה, המאזן האנרגטי (רמת ה- ATP בתא ) נקבע על ידי מכלול תהליכים הקשורים זה בזה. במצב של מצוקה אנרגטית קצב פירוק ATP גדל וקצב יצירת cAMP עולה בתא. עלייה זו משפיעה על קצב ייצור החלבונים הדרושים להפקת אנרגיה ממקורות שונים. גם מערכות שונות בגוף השלם (הובלה, נשימה, עצבים ועוד) פועלות תוך תיאום כדי להביא לידי יציבות במאזן האנרגטי בכל תא המרכיב את הגוף.


חריגה מהומאוסטזיס

לא בכל מצב יוכלו מנגנוני התיאום להביא לדי יציבות הומאוסטטית. המנגנונים ההומאוסטטיים אינם כל-יכולים.
אם נבדוק חיידקים שנקלעו לסביבת חיים ללא מקור אנרגיה כלשהו, נראה כי מספר מולקולות ה- ATP יילך ויירד ללא אפשרות תיקון עד לחריגה מסוכנת, עד מוות.



מדוע חשוב להבין את מורכבות השמירה על הומאוסטזיס ?

בתא האאוקריוטי רמת הארגון והמורכבות גבוהות מאוד. הבנת מרב התהליכים המתרחשים והקשר ביניהם הכרחית לשם קבלת תמונה ביולוגית מהימנה. בנוסף, היא מאפשרת התערבות רפואית מושכלת יותר, המבוססת על הבנה מערכתית. עקב החפיפה בין התהליכים ובשל האינטגרטיביות בין מערכות, התערבות בתהליך אחד עלולה לפגוע או לשנות תהליך אחר ולגרום לנזק.
מכיוון שקיים שוני עדין בטווח הערכים ההומאוסטטיים בין פרטים השייכים לאותו מין, יש להתאים ככל האפשר את התערבות הרפואית ברמה האישית.
תקן מחמיר של רישוי תרופות מחייב ניסויים מקדימים במדגם רחב ומייצג של האוכלוסייה, כדי לחזות את יעילותה של התרופה, ואת מגוון ההשפעות וההשלכות האפשריות שלה על חולים שונים.



אבולוציה והומאוסטזיס - האם יש קשר ביניהם?

  • עם התקדמות ההתפתחות האבולוציונית עולה רמת מורכבותו של היצור.
    מורכבות זו מתבטאת בקיומם של תהליכים ביוכימיים ושל מנגנוני בקרה רבים יותר. בנוסף, טווח הסבילות לשינויים מצומצם יותר. דוגמה מובהקת לכך היא ההתפתחות של יצורים השומרים על חום גוף יציב בתקופה מאוחרת יותר על פי הסולם האבולוציוני בהשוואה לאלו שחום גופם משתנה והם קדומים יותר.

  • ככל שהיצורים מפותחים יותר מבחינה אבולוציונית, הם מורכבים יותר, ורמת החפיפה של מנגנונים עולה. בכך מושגים דיוק ומהירות תגובה. לדוגמה, תהליכים רבים מווסתים את חום הגוף, וחום הגוף משפיע על תהליכים רבים ברמת התא, ברמת המערכת ובגוף השלם.

  • מנגנונים הומאוסטטיים שונים נשמרו לאורך האבולוציה וניתן למצא זהות ודמיון ברמה המולקולרית ביצורים שונים.

  • אם, - ורק אם היה אפשרי - היינו מכריזים על "תחרות אבולוציה" בנושא "פיתוח מנגנונים לשמירה על הומאוסטזיס", ייתכן שמהנדס מוכשר במיוחד היה מציע מנגנונים מתוחכמים יותר, דינמיים יותר, יעילים יותר, אינטגרטיביים יותר. אבל המנגנונים שאנחנו מכירים היום היו בעלי השרידות הגבוהה ביותר, מתוך מאגר מוטציות שהתרחשו מאז הופעת החיים ועד היום.

אף שהרגשת שהצלחת למצוא הגדרה ברורה ומובנת למושג הומאוסטזיס, אתה מגלה שהמורכבות הזו, המתקיימת תוך שינויים בלתי פוסקים של כל רכיביה, קשה עד מאוד לתפיסה, להבנה, להמחשה להפשטה וללמידה, אבל עצם קיומה הכרחי לקיום החיים.

לראש העמוד
חזרה

חם בנגב | מתוק, מתוק | על גלגלים | קר בחרמון | מה בתפריט | העקרונות | ספריה | על האתר | לדף הראשי

כל הזכויות שמורות © משרד החינוך התרבות והספורט

האתר נבנה בידי סנונית
הומאוסטזיס בגוף האדם