Bucle de feedback pozitiv și negativ în biologie
Feedback-ul este definit ca informația câștigată despre o reacție la un produs, care va permite modificarea produsului. Buclele de feedback sunt, prin urmare, procesul prin care o modificare a sistemului duce la o alarmă care va declanșa un anumit rezultat. Acest rezultat va crește schimbarea sistemului sau o va reduce pentru a readuce sistemul la normal. Câteva întrebări rămân: Cum funcționează aceste sisteme? Ce este un feedback pozitiv? Ce este feedback-ul negativ? Unde găsim aceste sisteme în natură?
Buclele de feedback pot apărea, de asemenea, într-un grad mai mare: la nivelul ecosistemului, se menține o formă de homeostazie. Un bun exemplu în acest sens este în ciclul populațiilor de prădători și pradă: o creștere a populației de pradă va însemna mai multă hrană pentru prădători, ceea ce va crește numărul de prădători. Acest lucru va duce apoi la excedent, iar populația de pradă va scădea din nou. Populația de prădători va scădea ca răspuns, eliberând presiunea asupra populației de pradă și permițându-i să revină. Vezi figura 1. Un alt exemplu este ceea ce este cunoscut sub numele de „cursa înarmării evolutivă”, în care un prădător și prada sa încearcă continuu să concureze reciproc. O astfel de relație este cea a păsărilor nectarivore și a florilor cu care se hrănesc. Păsările evoluează ciocuri lungi pentru a avea acces la nectarul din floare. Ca răspuns, floarea dezvoltă o formă din trompetă din ce în ce mai lungă, în încercarea de a împiedica păsările să ajungă la nectar. Pasărea răspunde dezvoltând un cioc chiar mai lung. Și așa continuă.
Figura 1: Tendințele populației de prădători și pradă.
Bucle de feedback pozitiv
O buclă de feedback pozitiv apare în natură atunci când produsul unei reacții duce la o creștere a reacției respective. Dacă ne uităm la un sistem în homeostazie, o buclă de feedback pozitiv mută un sistem mai departe de ținta de echilibru. Face acest lucru amplificând efectele unui produs sau eveniment și apare atunci când ceva trebuie să se întâmple rapid.
Exemplul 1: Coacerea fructelor
Există un efect surprinzător în natură în care un copac sau tufiș își va coace brusc toate fructele sau legumele, fără niciun semnal vizibil. Acesta este primul nostru exemplu de buclă de feedback biologic pozitiv. Dacă ne uităm la un măr, cu multe mere, aparent peste noapte, toate trec de la necoapte la coapte la coapte. Acest lucru va începe cu primul măr care se coace. Odată coapte, eliberează prin piele un gaz cunoscut sub numele de etilenă (C2H4). Când sunt expuse la acest gaz, merele de lângă acesta se coc. Odată coapte, ele produc și etilenă, care continuă să coacă restul copacului într-un efect asemănător unui val. Această buclă de feedback este adesea utilizată în producția de fructe, merele fiind expuse la gazul etilenic fabricat pentru a le face să se coacă mai repede.
Figura 2: Procesul de coacere a merelor este o buclă de feedback pozitivă.
Exemplul 2: nașterea
Când începe travaliul, capul bebelușului este împins în jos și are ca rezultat o presiune crescută asupra colului uterin. Acest lucru stimulează celulele receptoare să trimită un semnal chimic către creier, permițând eliberarea de oxitocină. Această oxitocină se difuzează către colul uterin prin sânge, unde stimulează contracții suplimentare. Aceste contracții stimulează eliberarea în continuare a oxitocinei până la nașterea bebelușului.
Figura 3: Contracțiile experimentate la naștere apar ca urmare a unei bucle de feedback pozitiv.
Exemplul 3: Coagularea sângelui
Când țesutul este rupt sau rănit, se eliberează o substanță chimică. Această substanță chimică determină activarea trombocitelor din sânge. Odată ce aceste trombocite s-au activat, eliberează o substanță chimică care semnalizează mai multe trombocite să se activeze, până când rana este coagulată.
Figura 4: Procesul de coagulare a plăgii este o buclă de feedback pozitivă.
Bucle de feedback negativ
O buclă de feedback negativ apare în biologie atunci când produsul unei reacții duce la o scădere a reacției respective. În acest fel, o buclă de feedback negativ aduce un sistem mai aproape de o țintă de stabilitate sau homeostazie. Buclele de feedback negative sunt responsabile pentru stabilizarea unui sistem și asigură menținerea unei stări stabile și stabile. Răspunsul mecanismului de reglare este opus rezultatului evenimentului.