Retroalimentación en sistemas vivos

El fin de semana pasado, mi familia y  yo fuimos de excursión al desierto. Y   como pueden ver en estas fotos que tomé  en el camino, fue una caminata hermosa. Nos dirigimos a este lago  rodeando un pequeño cañón,   subiendo y bajando por este sendero de montaña. Todo fue increíble, aunque solamente  había un problema. Hacía mucho calor. Y como estábamos haciendo ejercicio  bajo el sol, empezamos a sudar a mares. Y lo único que quería hacer después de un rato  era encontrar agua y sombra lo antes posible. Así que finalmente, después de sentarnos  a la sombra a hacer un buen picnic y de   que nuestro sudor nos proporcionara  algo de refrigeración por evaporación,   nuestros cuerpos pudieron enfriarse  sin llegar a sobrecalentarse. Y puede ser que te preguntes: ¿por qué nuestros  cuerpos dado nuestro comportamiento respondieron   de esa manera? ¿Por qué sudábamos y  queríamos encontrar sombra? Bueno,   la respuesta es que nuestros  cuerpos nos protegían del daño.  El cuerpo humano no es capaz de funcionar  a una temperatura demasiado alta. Así que nuestro cuerpo nos ayuda a  enfriarnos mediante una combinación de   respuestas fisiológicas y de comportamiento. Las  respuestas fisiológicas son los cambios internos,   químicos y físicos que nuestro cuerpo  lleva a cabo inconscientemente,   y las respuestas de comportamiento  son las acciones que llevamos a   cabo conscientemente en respuesta  a lo que nuestro cuerpo necesita. Así que, en este caso, la respuesta fisiológica   sería la sudoración que nuestro  cuerpo hace para enfriarse. Además de la sudoración, también se  produjeron otras respuestas fisiológicas,   como la dilatación de los  vasos sanguíneos y la sed. Las respuestas conductuales  eran nuestros intentos por   encontrar una sombra, evitar el sol y beber agua. Y esta tendencia de un organismo a mantener  las condiciones internas dentro de un rango   aceptable a pesar de los cambios en su  ambiente externo se llama homeostasis. Y voy a escribir nuestra definición.  Así que es la tendencia a mantener las   condiciones internas a pesar de los  cambios en las condiciones externas. Así que la homeostasis es increíblemente  importante porque sin ella podríamos   sobrecalentarnos y estar en verdadero peligro. En otras palabras, la homeostasis es  necesaria para que los organismos sobrevivan. Ahora bien, puede ser que te preguntes cómo   mantienen los seres vivos  su condición homeostática. Y esto suele implicar ciclos de retroalimentación  negativa. Así que déjame dibujar este diagrama.   Tenemos nuestro estímulo, tenemos  una detección y luego una respuesta. Así que, en la retroalimentación negativa,   un estímulo o un cambio detectable en  las condiciones internas desencadena   que el cuerpo tenga una respuesta que  contrarreste el cambio o se oponga a él. Así que esta respuesta regresará las condiciones  hasta que estén dentro de un rango ideal. Y esto es lo que está representado aquí  con este símbolo de bloqueo en el diagrama. Así que, volviendo a la excursión con mi  familia, podemos decir que el estímulo fue el   aumento de nuestras temperaturas corporales como  resultado de la caminata en el desierto caluroso. Nuestros cuerpos detectaron que  nuestra temperatura interna se   elevó fuera del rango aceptable,  que normalmente se sitúa entre   97.7 y 99.5 grados Fahrenheit  o 36.5 y 37.5 grados Celsius.  Y lo genial es que, una vez que nuestro  cuerpo detectó el estímulo, produjo una   respuesta para contrarrestar este cambio a  través de una retroalimentación negativa. Teníamos calor, así que queríamos  tener menos calor. Y en este caso,   el ciclo de retroalimentación negativa  provocó respuestas como la sudoración   que ayudó a enfriar nuestra temperatura  corporal hasta el rango aceptable o ideal. También hay que tener en cuenta que  nuestro cuerpo puede provocar mecanismos   de retroalimentación negativa en respuesta  a una temperatura corporal demasiado baja. Así que si nuestra temperatura corporal  cae por debajo del rango ideal o nuestra   temperatura corporal disminuye, entonces el  cuerpo contrarresta este cambio a través de   respuestas como los escalofríos y la  constricción de los vasos sanguíneos,   todo con el objetivo de ayudar  a mantenernos calientes. Los mecanismos de retroalimentación negativa  nos ayudan a enfriarnos cuando tenemos   demasiado calor o a calentarnos  cuando tenemos demasiado frío.  Es decir, ayudan a mantener la  temperatura de nuestro cuerpo. Y este proceso para mantener la  temperatura corporal, también conocido como   termorregulación, vamos a escribirlo, se puede  ver en todos los distintos tipos de organismos. Puede que hayas visto a los  perros jadear cuando tienen   calor o a las lagartijas tomando  el sol para mantenerse calientes. Y todas estas son respuestas homeostáticas  que ayudan a mantener la temperatura   corporal del organismo dentro del  rango aceptable del que hablamos. Otro ejemplo realmente impresionante de un  ciclo de retroalimentación negativa es la   osmorregulación, concretamente en el salmón. Y aquí tenemos una imagen. Ahora bien, el salmón pasa parte  de su vida en arroyos de agua dulce   y la otra parte de su vida en  los océanos de agua salada. Así que, cuando están en el agua dulce, la  concentración de sal del agua es menor que   la concentración de sal que se encuentra  en el fluido corporal interno de los peces. Mientras que, en el agua salada,  la concentración de sal del agua   es mayor que la concentración  de sal interna de este pez. Esto significa que, en agua dulce,   el pez tenderá a absorber agua y a  perder sales a través de su piel. Y, bueno, en el agua salada ocurre lo contrario. Cualquier cambio importante en los niveles  internos de sal o los niveles de agua podría ser   fatal. Entonces, ¿cómo puede el salmón tolerar  estas condiciones ambientales tan diferentes? Bueno, también utilizan mecanismos  de retroalimentación negativa. El salmón tiene un sistema de  retroalimentación negativa que   detecta los cambios en las concentraciones  internas de sal y provoca una respuesta   que consiste en absorber o excretar sal a  través de las branquias o tener una orina   más o menos diluida para restablecer las  concentraciones internas de sal ideales. Y esto se conoce como osmorregulación.  Así que, de nuevo, tenemos un ciclo de   retroalimentación que actúa  para oponerse a un estímulo,   que en este caso es el cambio en  las concentraciones internas de sal. Así que ahora sabemos que los mecanismos  homeostáticos suelen implicar ciclos de   retroalimentación negativa, pero ¿qué pasa  con los ciclos de retroalimentación positiva? Pues bien, muchos organismos utilizan ciclos   de retroalimentación positiva  para llevar a cabo los procesos. Así, mientras que los ciclos  de retroalimentación negativa   contrarrestan los estímulos o se oponen  a ellos, los bucles de retroalimentación   positiva hacen lo contrario. Amplifican los estímulos. Y como puedes ver en este diagrama, en  lugar de tener un símbolo de bloqueo aquí,   tenemos una flecha para indicar  la amplificación del estímulo. Así que, en los seres humanos, por ejemplo,   un ciclo de retroalimentación  positiva se utiliza para el parto. Como puedes ver en este diagrama,  el estímulo en el parto viene de la   cabeza del bebé que presiona contra  el cuello del útero, justo aquí. Y esto estimula las neuronas en el cuello uterino,   que envían una señal para que el cerebro  libere una hormona especial llamada oxitocina. Ahora bien, la oxitocina es la responsable  de hacer que el útero se contraiga, lo que,   como habrás adivinado, provoca más  presión en el cuello del útero,   que envía más señales neuronales,  que liberan más oxitocina. Y este ciclo sigue y sigue durante  todo el proceso hasta que el bebé nace. Una vez que el bebé nace, y dado que  la cabeza del bebé ya no presiona el   cuello del útero ni el suelo pélvico,  la neurona deja de enviar la señal y   el cerebro deja de provocar la  liberación de tanta oxitocina. Así es como el ciclo finalmente acaba. Hagamos un resumen de lo que hemos hablado. En este video aprendimos que  los organismos mantienen sus   condiciones internas mediante la homeostasis. Y esto se consigue normalmente a través de ciclos  de retroalimentación negativa, que contrarrestan   o se oponen a los estímulos, y hablamos de  la termorregulación y la osmorregulación. Por otro lado, vimos que en el parto,  hay ciclos de retroalimentación positiva   que trabajan para amplificar los estímulos  con el fin de llevar a cabo los procesos.