ГОМЕОСТАЗ

ГОМЕОСТАЗ, гомеостазис (от гомео... и греческого stasis — неподвижность, состояние), способность биологических систем противостоять изменениям и сохранять динамическое относительное постоянство состава и свойств. Термин «Гомеостаз» предложил У. Кеннон в 1929 году для характеристики состояний и процессов, обеспечивающих устойчивость организма. Однако идея о существовании физиологических механизмов, направленных на поддержание постоянства внутренней среды организма, была высказана ещё во 2-й половине 19 века К. Бернаром, который рассматривал стабильность физико-химических условий во внутренней среде как основу свободы и независимости живых организмов в непрерывно меняющейся внешней среде. Явления гомеостаза наблюдаются на разных уровнях биологической организации.

Гомеостаз физиологический. Возникновение жизни на Земле, появление одноклеточных организмов было связано с формированием и непрестанным поддержанием в клетке в течение всей жизни специфических физико-химических условий, отличающихся от условий окружающей среды. У многоклеточных организмов появляется внутренняя среда, в которой находятся клетки различных органов и тканей, происходит развитие и совершенствование механизмов гомеостаза. В ходе эволюции формируются специализированные органы кровообращения, дыхания, пищеварения, выделения и др., участвующие в поддержании гомеостаза. У морских беспозвоночных имеются гомеостатические механизмы стабилизации объёма, ионного состава и рН жидкостей внутренней среды. Для животных, перешедших к жизни в пресных водах и на суше, а также у позвоночных, мигрировавших из пресных вод в море, сформированы механизмы осморегуляции, обеспечивающие постоянство концентрации осмотически активных веществ внутри организма. Наиболее совершенен гомеостаз у млекопитающих, что способствует расширению возможностей их приспособления к окружающей среде. Благодаря гомеостазу обеспечивается постоянство объёма крови (изоволемия) и других внеклеточных жидкостей, концентрации в них ионов, осмотически активных веществ (изоосмия), постоянство рН крови, состава в ней белков, липидов и углеводов. У птиц и млекопитающих в узких пределах регулируется температура тела (изотермия). Дополнительные физиологические механизмы обеспечивают стабилизацию внутренней среды отдельных органов (например, гематоэнцефалические и гематоофтальмические барьеры определяют особые свойства жидкостей, окружающих клетки мозга и глаза).

Гомеостаз достигается системой физиологических регуляторных механизмов. Наиболее важную, интегрирующую функцию выполняет ЦНС и особенно кора головного мозга, большое значение имеют влияние симпатической нервной системы, состояние гипофиза, надпочечников и других эндокринных желёз, степень развития эффекторных органов. Примером сложной гомеостатической системы, включающей различные механизмы регуляции, является система обеспечения оптимального уровня артериального давления, которая регулируется по принципу цепных реакций с обратными связями: изменение давления крови воспринимается барорецепторами сосудов, сигнал передаётся в сосудистые центры, изменение состояния которых ведёт к изменению тонуса сосудов и сердечной деятельности; одновременно включается система нейрогуморальной регуляции и кровяное давление возвращается к норме.

Нарушения механизмов, лежащих в основе гомеостатических процессов, рассматриваются как «болезни гомеостаза». С некоторой условностью к ним можно отнести функциональные нарушения нормальной деятельности организма, связанные с вынужденной перестройкой биологических ритмов и т. д. Познание закономерностей гомеостаза человека имеет большое значение для выбора эффективных и рациональных методов лечения многих заболеваний.

У растений основное значение для поддержания гомеостаза на клеточном уровне имеют плазмалемма и тонопласт. Первая регулирует приток в клетку питательных ионов и воды из внешней среды и выделение баластных и избыточных ионов H⁺, Na⁺, Ca²⁺, второй — поступление в протоплазму запасных субстратов из вакуолей при их недостатке и удаление в вакуоль — при избытке. Стабилизация осмотического потенциала клеток осуществляется главным образом за счёт поддержания определенной внутриклеточной концентрации К⁺ и анионов. На тканевом уровне в поддержании гомеостаза участвуют плазмодесмы, которые регулируют межклеточные потоки углеводов и других субстратов.

Гомеостаз генетический, или популяционный, способность популяции поддерживать относительную стабильность и целостность генотипической структуры в изменяющихся условиях среды. Достигается посредством сохранения генетического равновесия частоты аллелей при свободном скрещивании особей в популяциях путём поддержания гетерозиготности и полиморфизма, определенного темпа и направления мутационного процесса. Изучение гомеостаза — актуальная задача при исследовании закономерностей микроэволюции. Гомеостаз развития — способность данного генотипа создавать определенный фенотип в широком диапазоне условий.

Понятие «Гомеостаз» широко используется в экологии при характеристике состояния экосистем и их устойчивости. Благодаря гомеостазу поддерживается постоянство видового состава и численности особей в биоценозах.