ภาวะธำรงดุล

ภาวะธำรงดุล (อังกฤษ: homeostasis) หรือ การรักษาดุลยภาพของสิ่งมีชีวิต คือคุณสมบัติของระบบเปิดโดยเฉพาะในสิ่งมีชีวิต ที่ทำการควบคุมสภาพภายในตนเองเพื่อรักษาสถานะเสถียรภาพสภาพอย่างคงที่ โดยการปรับสมดุลพลวัตหลายอย่างซึ่งมีกลไกการควบคุมที่มีความสัมพันธ์กันมากมาย

แนวคิดนี้ถูกพูดถึงครั้งแรกในปี พ.ศ. 2408 โดยโกลด แบร์นาร์ นักสรีรวิทยาชาวฝรั่งเศส และวอลเตอร์ แบรดฟอร์ด แคนนอน นักสรีรวิทยาชาวอเมริกันเป็นผู้บัญญัติศัพท์คำนี้ขึ้นในปี พ.ศ. 2469 เป็นศัพท์ที่มาจากภาษากรีก โดย homo แปลว่าความเหมือนหรือคล้ายคลึงกัน และ stasis ที่แปลว่าความเสถียร

ความหมายทั่วไป

คำจำกัดความนี้มักถูกนำไปใช้ในเชิงชีววิทยา เมื่อสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์จำเป็นต้องมีสภาพร่างกายที่อยู่ในภาวะธำรงดุล เพื่อที่จะดำรงชีวิตต่อไปได้ ยังเป็นที่เห็นพ้องกันในนักสิ่งแวดล้อมจำนวนมากว่าหลักการนี้สามารถนำไปใช้กับสิ่งแวดล้อมอื่นๆ ได้ด้วย เนื่องจากมีระบบจำนวนมาก รวมถึงระบบเชิงนิเวศ เชิงชีวะ และเชิงสังคมที่จำเป็นต้องอยู่ในภาวะธำรงดุล ระบบเหล่านี้จะป้องกันไม่ให้เกิดความเปลี่ยนแปลงใดๆ เพื่อรักษาสมดุล เนื่องจากเมื่อระบบนั้นๆ ไม่สามารถรักษาสมดุลไว้ได้ มันจะส่งผลให้ระบบนั้นหยุดทำงานในที่สุด (ซึ่งในสิ่งมีชีวิต นั่นก็คือ หยุดมีชีวิต หรือตายนั่นเอง)

ระบบซับซ้อน อย่างเช่นร่ายกายมนุษย์ จะต้องอยู่ในภาวะธำรงดุลเพื่อที่จะรักษาเสถียรภาพและดำรงชีวิตอยู่ต่อไปได้ ระบบเหล่านี้ไม่จำเป็นต้องทนต่อสิ่งแวดล้อมภายนอกเพื่อที่จะดำรงชีวิตอยู่ แต่ระบบจะต้องปรับตัวเองและพัฒนาสภาพตนเองให้เข้ากับสิ่งแวดล้อมนั้นๆ

คุณสมบัติของภาวะธำรงดุล

ระบบที่อยู่ในภาวะธำรงดุลจะแสดงคุณสมบัติหลายอย่างดังนี้:

• ระบบจะมีเสถียรภาพยิ่งยวด (ultrastable) โดยระบบจะมีความสามารถในการทดสอบความผิดเพี้ยนที่ควรจะต้องถูกปรับแต่ง
• ระบบรวมทั้งหมด (ระบบภายใน, ระบบโครงสร้าง และระบบที่ทำหน้าที่) จะทำหน้าที่ดูแลรักษาสภาวะสมดุล
• ไม่สามารถคาดเดาได้ โดยผลลัพธ์ที่คาดจากการกระทำใดๆ มักจะตรงกันข้ามกับสิ่งที่เกิดขึ้นจริง

ตัวอย่างหลักของภาวะธำรงดุลในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมมีดังนี้:

• การควบคุมจำนวนน้ำและเกลือแร่ในร่างกาย นี้รู้จักกันว่าเป็นการควบคุมระบบออสโมซิส (osmoregulation) ซึ่งเกิดขึ้นในไต
• การกำจัดของเสียที่เกิดจากกระบวนการสร้างและสลาย หรือการขับถ่ายนั่นเอง ซึ่งเกิดขึ้นภายในอวัยวะขับถ่ายเช่นไตและปอด
• การควบคุมอุณหภูมิของร่างกาย ซึ่งเป็นหน้าที่หลักของผิวหนัง
• การควบคุมระดับน้ำตาลในเลือด ซึ่งเป็นหน้าที่หลักของตับและสารอินสุลินที่ถูกหลั่งออกมาโดยตับอ่อน

สังเกตว่าในขณะที่สิ่งมีชีวิตนั้นแสดงให้เห็นถึงภาวะสมดุลในตัว แต่สถานะทางสรีรวิทยาของสิ่งมีชีวิตไม่มีความจำเป็นต้องมีความเสถียร สิ่งที่มีชีวิตหลายชนิดแสดงให้เห็นความเปลี่ยนแปลงภายในร่างกายในรูปแบบของการเต้นของหัวใจ ในช่วงเวลาที่ร่างกายทำงานมา 20 ถึง 28 ชั่วโมง อุลตราเดียนช่วงเวลาน้อยกว่า 20 ชั่วโมง และอินฟราเดียนในช่วงเวลามากกว่า 28 ชั่วโมง ด้วยเหตุนี้แม้ว่าร่างกายจะอยู่ในภาวะธำรงดุล แต่อุณหภูมิของร่างกาย ความดันโลหิต อัตราการเต้นของหัวใจ และตัวชี้วัดของกระบวนการสร้างและสลายจะไม่อยู่ในระดับคงที่ไปตลอดแต่จะผกผันและคาดเดาไม่ได้อยู่ตลอดเวลา

อ้างอิง

1. Cannon, W. B. (1926). "Physiological regulation of normal states: some tentative postulates concerning biological homeostatics". ใน A. Pettit(ed.) (บ.ก.). A Charles Richet : ses amis, ses collègues, ses élèves (ภาษาฝรั่งเศส). Paris: Les Éditions Médicales. p. 91.CS1 maint: extra text: editors list (link)