La homeostasis y los mecanismos de retroalimentación
Un día de enero, en la Rambla de Montevideo, hay 35 °C a la sombra. Sin embargo, la temperatura de tu cuerpo casi no cambia: sigue cerca de los 37 °C. Y en pleno invierno en Tacuarembó, con 3 °C afuera, pasa lo mismo. ¿Cómo hace tu cuerpo para mantenerse parecido cuando el ambiente cambia tanto? Eso es lo que vamos a descubrir.
Medio interno y medio externo
Primero observá: cuando corrés en el Estadio Centenario, el ambiente de afuera cambia (más calor, viento, sol). Pero también cambian cosas adentro de tu cuerpo: tu temperatura tiende a subir y tu sangre gasta glucosa.
Los seres vivos son sistemas abiertos: intercambian materia y energía con el entorno, y por eso el entorno los "empuja" todo el tiempo. Hay que distinguir dos medios:
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Medio externo: lo que rodea al organismo (aire, agua, temperatura ambiente, humedad).
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Medio interno: las condiciones dentro del organismo (temperatura corporal, cantidad de agua, glucosa en sangre, entre otras).
Cada condición interna que puede variar y se mantiene controlada se llama variable. La temperatura corporal es una variable; la glucosa en sangre es otra.
Qué es la homeostasis
En 1928 el fisiólogo Walter Cannon propuso llamar homeostasis a la capacidad de un organismo de mantener una relativa constancia de su medio interno frente a los cambios del entorno.
Fijate en las palabras "relativa" y "rango". La temperatura de una persona sana no es siempre 37,0 °C: oscila un poquito, por ejemplo entre 36 °C y 37,5 °C. Lo importante es que no se salga de ese rango. Por eso la homeostasis no mantiene un valor fijo, sino un equilibrio dinámico.
¿Por qué importa? Las reacciones químicas de las células solo funcionan bien en ciertas condiciones. Con demasiada fiebre, o con la glucosa muy baja, las células no pueden trabajar y el organismo enferma. Mantener el medio interno es mantener la vida.
Definí con tus palabras qué es la homeostasis y explicá por qué es importante para un ser vivo.
Definí con tus palabras qué es la homeostasis y explicá por qué es importante para un ser vivo.
Retroalimentación: el circuito de control
¿Cómo corrige el organismo una desviación? Con un circuito de control que tiene siempre las mismas partes:
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Estímulo: un cambio de la variable (por ejemplo, sube la temperatura).
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Detección: el organismo "se da cuenta" del cambio.
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Respuesta: el organismo actúa (por ejemplo, transpira).
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Efecto: la respuesta modifica la variable (la temperatura baja).
El efecto "vuelve" al principio y influye en el estímulo. Por eso se llama retroalimentación o feedback (alimentar hacia atrás).
Hay dos tipos de retroalimentación:
| Tipo | Qué hace | Efecto sobre el estímulo |
|---|---|---|
| Negativa | La respuesta revierte el cambio | Lo reduce: estabiliza |
| Positiva | La respuesta refuerza el cambio | Lo aumenta: amplifica |
La retroalimentación negativa es la que mantiene la homeostasis, porque siempre empuja la variable de vuelta hacia el rango normal. La positiva es menos frecuente: aleja la variable de donde estaba y se corta cuando termina el proceso (por ejemplo, las contracciones del parto: cada contracción estimula más contracciones hasta que nace el bebé).
Existen dos tipos de retroalimentación o feedback: la negativa y la positiva. Explicá en qué consiste cada una, indicando cuál de las dos es la que más se relaciona con…
Existen dos tipos de retroalimentación o feedback: la negativa y la positiva. Explicá en qué consiste cada una, indicando cuál de las dos es la que más se relaciona con mantener la estabilidad del medio interno.
Un ejemplo guía: la temperatura corporal
Con frío ocurre al revés. Joaquín está en Tacuarembó en pleno invierno: la temperatura de su cuerpo tiende a bajar. El organismo responde con tiritar (los músculos se contraen y producen calor) y con la piel de gallina (se erizan los pelitos y se reduce la pérdida de calor), y los vasos de la piel se contraen. La temperatura sube de nuevo: también es retroalimentación negativa.
Un día de verano en la Rambla de Montevideo, Lucía empieza a transpirar. Indicá qué variable del cuerpo se está regulando con este mecanismo y qué ocurre con esa…
Un día de verano en la Rambla de Montevideo, Lucía empieza a transpirar. Indicá qué variable del cuerpo se está regulando con este mecanismo y qué ocurre con esa variable cuando la transpiración evapora.
Un día muy frío de invierno en Tacuarembó, Joaquín empieza a tiritar y se le pone la piel de gallina. a) ¿Qué variable del cuerpo se intenta mantener estable? b)…
Un día muy frío de invierno en Tacuarembó, Joaquín empieza a tiritar y se le pone la piel de gallina.
- a) ¿Qué variable del cuerpo se intenta mantener estable?
- b) Describí cómo actúa el mecanismo de regulación: estímulo, respuesta y efecto final.
- c) ¿Es una retroalimentación negativa o positiva? Justificá.
Más ejemplos: ejercicio, glucosa y plantas
El ejercicio físico
Cuando Florencia corre en el Estadio Centenario, sus músculos trabajan mucho: consumen más oxígeno y producen más dióxido de carbono y más calor. Si nada cambiara, el oxígeno de la sangre bajaría y se acumularía CO₂. Por eso respira más rápido y el corazón late más fuerte: así llega más oxígeno a los músculos y se elimina el CO₂ más rápido. Es la misma lógica: el cuerpo corrige la desviación para mantener estable su medio interno.
La glucosa en la sangre
Después de comer un alfajor, la glucosa en sangre sube (estímulo). El organismo libera una hormona que ayuda a que la glucosa entre a las células (respuesta) y el nivel en sangre baja (efecto). Variable: glucosa; tipo: negativa. Si este mecanismo fallara de forma permanente, la glucosa quedaría alta en la sangre y se perdería el equilibrio del medio interno, con consecuencias para la salud.
Las plantas
Los seres vivos que no se mueven también hacen homeostasis. Una planta de pradera de ambiente seco cierra los poros de sus hojas (estomas) cuando hay poca agua, para perder menos vapor; los abre cuando el agua abunda, para captar CO₂ para la fotosíntesis. La variable que mantiene es su contenido de agua. Tiene el mismo esquema que el animal: cambia el medio externo (poca agua), la planta responde y el medio interno se conserva.
| Animal (temperatura) | Planta (agua) | |
|---|---|---|
| Variable | Temperatura corporal | Agua en la planta |
| Estímulo | Calor o frío | Poca o mucha agua disponible |
| Respuesta | Transpirar, tiritar | Cerrar o abrir estomas |
| Tipo | Negativa | Negativa |
También hay máquinas que usan el mismo principio. Un termostato de una estufa eléctrica la apaga al llegar a cierta temperatura y la enciende cuando baja. Semejanza con el cuerpo: ambos corrigen una desviación (retroalimentación negativa) y mantienen la variable en un rango. Diferencia: el termostato lo diseñó una persona y solo regula una variable; el cuerpo es un sistema vivo que regula muchas a la vez.
Después de correr en el Estadio Centenario, Florencia siente que respira más rápido y que el corazón late más fuerte. Explicá por qué el organismo responde de esa manera…
Después de correr en el Estadio Centenario, Florencia siente que respira más rápido y que el corazón late más fuerte. Explicá por qué el organismo responde de esa manera frente al ejercicio. Relacioná tu explicación con la necesidad de mantener estable el medio interno.
Pensá en un termostato de una estufa eléctrica que se apaga cuando la habitación alcanza cierta temperatura y se enciende cuando baja. a) Explicá por qué este aparato…
Pensá en un termostato de una estufa eléctrica que se apaga cuando la habitación alcanza cierta temperatura y se enciende cuando baja.
- a) Explicá por qué este aparato funciona como un mecanismo de retroalimentación negativa.
- b) Indicá una semejanza y una diferencia entre este sistema y la regulación de la temperatura del cuerpo humano.
Después de comer un alfajor, aumenta la cantidad de glucosa en la sangre de Agustín, y el organismo responde liberando una hormona que ayuda a que la glucosa entre a las…
Después de comer un alfajor, aumenta la cantidad de glucosa en la sangre de Agustín, y el organismo responde liberando una hormona que ayuda a que la glucosa entre a las células y baje su nivel en sangre.
- a) Identificá la variable regulada, el estímulo y la respuesta.
- b) Explicá por qué es un ejemplo de retroalimentación negativa.
- c) Planteá qué podría suceder si este mecanismo fallara de forma permanente y cómo se vería afectada la homeostasis.
Camila lee que en una pradera de Rocha una planta de ambiente seco cierra los poros de sus hojas cuando hay poca agua disponible, y los abre cuando el agua abunda.…
Camila lee que en una pradera de Rocha una planta de ambiente seco cierra los poros de sus hojas cuando hay poca agua disponible, y los abre cuando el agua abunda. Analizá este caso como un sistema que se autorregula. Explicá qué variable se mantiene en equilibrio y cómo se relacionan el medio externo y el medio interno. Compará brevemente esta regulación con la de un animal que tiene que mantener estable su temperatura.
Volvé al principio: en la Rambla con 35 °C tu cuerpo casi no cambia porque transpira y dilata los vasos de la piel, y en invierno tirita y se abriga por dentro. Son circuitos de retroalimentación negativa que mantienen la temperatura en un rango.