Homeostasis adalah kemampuan untuk mempertahankan keadaan internal yang relatif stabil yang bertahan meskipun ada perubahan di dunia luar. Semua organisme hidup, dari tanaman hingga anak anjing hingga manusia, harus mengatur lingkungan internal mereka untuk memproses energi dan akhirnya bertahan hidup. Jika tekanan darah Anda meroket atau suhu tubuh Anda merosot, misalnya, sistem organ Anda mungkin kesulitan untuk melakukan pekerjaan mereka dan akhirnya gagal.
Mengapa homeostasis itu penting?
Fisiologis Walter Cannon menciptakan istilah "homeostasis" pada tahun 1920-an, memperluas karya sebelumnya oleh ahli fisiologi mendiang Claude Bernard. Pada tahun 1870-an, Bernard menggambarkan bagaimana organisme kompleks harus menjaga keseimbangan di lingkungan internal mereka, atau "milieu intérieur.","untuk memimpin" kehidupan yang bebas dan mandiri "di dunia luar. Cannon mengasah konsep itu, dan memperkenalkan homeostasis kepada khalayak populer melalui bukunya," The Wisdom of the Body "(The British Medical Journal, 1932).
Dipuji sebagai prinsip inti fisiologi, definisi dasar Canost tentang homeostasis tetap digunakan sampai sekarang. Istilah ini berasal dari akar kata Yunani yang berarti "mirip" dan "keadaan stabil." Awalan "homeo" menekankan bahwa homeostasis tidak berfungsi seperti termostat atau kontrol jelajah di mobil, ditetapkan pada satu suhu atau kecepatan yang tepat. Sebaliknya, homeostasis memiliki faktor fisiologis yang penting dalam rentang nilai yang dapat diterima, menurut ulasan dalam jurnal Appetite.
Tubuh manusia, misalnya, mengatur konsentrasi internal hidrogen, kalsium, kalium dan natrium, partikel bermuatan yang diandalkan sel untuk fungsi normal. Proses homeostatis juga menjaga kadar air, oksigen, pH, dan gula darah, serta suhu inti tubuh, menurut ulasan tahun 2015 dalam Kemajuan dalam Pendidikan Fisiologi.
Dalam organisme yang sehat, proses homeostatis berkembang secara konstan dan otomatis, menurut Scientific American. Berbagai sistem sering bekerja bersama-sama untuk mempertahankan satu faktor fisiologis, seperti suhu tubuh. Jika langkah-langkah ini goyah atau gagal, suatu organisme dapat mati karena penyakit, atau bahkan kematian.
Bagaimana homeostasis dipertahankan
Banyak sistem homeostatik mendengarkan sinyal marabahaya dari tubuh untuk mengetahui kapan variabel kunci keluar dari kisaran yang sesuai. Sistem saraf mendeteksi penyimpangan ini dan melaporkan kembali ke pusat kendali, sering kali berbasis di otak. Pusat kontrol kemudian mengarahkan otot, organ, dan kelenjar untuk memperbaiki gangguan. Lingkaran terus menerus gangguan dan penyesuaian dikenal sebagai "umpan balik negatif," menurut buku teks Anatomi dan Fisiologi online.
Misalnya, tubuh manusia mempertahankan suhu inti sekitar 37,6 derajat Fahrenheit (37 derajat Celsius). Ketika kepanasan, termosensor di kulit dan otak membunyikan alarm, memulai reaksi berantai yang mengarahkan tubuh untuk berkeringat dan memerah. Ketika dingin, tubuh merespons dengan menggigil, dan mengurangi sirkulasi darah ke kulit. Demikian pula, ketika kadar natrium melonjak, tubuh memberi sinyal ginjal untuk menghemat air dan mengeluarkan garam berlebih dalam urin pekat, menurut dua penelitian yang didanai NIH.
Hewan juga akan menyesuaikan perilaku mereka dalam menanggapi umpan balik negatif. Misalnya, ketika kepanasan, kita bisa melepaskan lapisan pakaian, pindah ke tempat teduh, atau minum segelas air dingin.
Model homeostasis modern
Konsep umpan balik negatif berasal dari deskripsi Cannon tentang homeostasis pada 1920-an, dan merupakan penjelasan pertama tentang bagaimana homeostasis bekerja. Tetapi dalam beberapa dekade terakhir, banyak ilmuwan berpendapat bahwa organisme mampu mengantisipasi gangguan potensial terhadap homeostasis, daripada hanya bereaksi terhadap mereka setelah fakta.
Model alternatif homeostasis ini, yang dikenal sebagai allostasis, menyiratkan bahwa titik setel yang ideal untuk variabel tertentu dapat bergeser dalam menanggapi perubahan lingkungan sementara, menurut sebuah artikel tahun 2015 di Psychological Review. Intinya mungkin bergeser di bawah pengaruh ritme sirkadian, siklus menstruasi atau fluktuasi harian dalam suhu tubuh. Set point juga dapat berubah sebagai respons terhadap fenomena fisiologis, seperti demam, atau untuk mengkompensasi beberapa proses homeostatis yang terjadi pada saat yang sama, menurut sebuah tinjauan tahun 2015 di Kemajuan dalam Pendidikan Fisiologi.
"Titik setel itu sendiri tidak tetap tetapi dapat menunjukkan plastisitas adaptif," kata Art Woods, seorang ahli biologi di University of Montana di Missoula. "Model ini memungkinkan respons antisipatif terhadap potensi gangguan yang akan datang untuk menetapkan poin."
Misalnya, untuk mengantisipasi makan, tubuh mengeluarkan insulin tambahan, ghrelin, dan hormon lainnya, menurut sebuah tinjauan 2007 di Appetite. Tindakan pencegahan ini mempersiapkan tubuh untuk membanjirnya kalori yang masuk, alih-alih bergulat mengendalikan gula darah dan menyimpan energi.
Kemampuan untuk mengubah titik yang ditetapkan memungkinkan hewan untuk beradaptasi dengan stresor jangka pendek, tetapi mereka mungkin gagal dalam menghadapi tantangan jangka panjang, seperti perubahan iklim.
"Mengaktifkan sistem respons homeostatis bisa baik untuk jangka waktu singkat," kata Woods. Tapi mereka tidak dirancang untuk bertahan lama. "Sistem homeostatis dapat gagal secara katastropik jika didorong terlalu jauh; jadi, meskipun sistem mungkin dapat menangani iklim novel jangka pendek, mereka mungkin tidak dapat menangani perubahan yang lebih besar dalam periode waktu yang lebih lama."
Menjaga informasi mengalir
Sistem homeostatis mungkin telah berevolusi terutama untuk membantu organisme mempertahankan fungsi optimal dalam lingkungan dan situasi yang berbeda. Tetapi, menurut sebuah esai 2013 dalam jurnal Trends in Ecology & Evolution, beberapa ilmuwan berteori bahwa homeostasis terutama memberikan "latar belakang yang tenang" bagi sel, jaringan dan organ untuk berkomunikasi satu sama lain. Teori ini berpendapat bahwa homeostasis memudahkan organisme untuk mengekstrak informasi penting dari lingkungan dan sinyal antar-jemput antar bagian tubuh.
Terlepas dari tujuan evolusinya, homeostasis telah membentuk penelitian dalam ilmu kehidupan selama hampir seabad. Meskipun sebagian besar dibahas dalam konteks fisiologi hewan, proses homeostatis juga memungkinkan tanaman mengelola cadangan energi, memelihara sel, dan merespons tantangan lingkungan. Di luar biologi, ilmu-ilmu sosial, sibernetika, ilmu komputer dan teknik semuanya menggunakan homeostasis sebagai kerangka kerja untuk memahami bagaimana orang dan mesin menjaga stabilitas meskipun ada gangguan.
Tambahan rsumber:
