La homeostasis es el mantenimiento del medio interno del cuerpo de un organismo dentro de unos márgenes relativamente constantes.

Los organismos complejos, como los mamíferos, poseen una gama de sofisticados mecanismos que mantienen su medio interno estable a pesar de los cambios continuos del medio externo.

Los organismos simples poseen unas capacidades homeostáticas limitadas, pero son capaces de alejarse de las condiciones desfavorables.

La homeostasis supone el control de una diversa gama de factores, entre los que se halla la temperatura, el nivel de agua, la concentración de sales, la acidez, el nivel de oxígeno, el nivel de dióxido de carbono, la disponibilidad de nutrientes, etc.

Cuando una de estas variables alcanza un nivel peligrosamente bajo o alto, un dispositivo sensorial detecta el cambio y envía una señal a un órgano efector, el cual rectifica la alteración.

En muchos mecanismos homeostáticos, la acción del órgano efector se desconecta cuando la variable alterada vuelve a su nivel normal. A esto se le llama feedback negativo.

La homeostasis en los organismos unicelulares

Uno de los mecanismos homeostáticos principales en organismos unicelulares es de conducta: cuando las condiciones del entorno se vuelven desfavorables, el organismo responde mediante la huida.

El medio interno químico de la célula está controlado por la membrana celular, que permite a algunas sustancias pasar a través de ella, y transporta otras en contra del gradiente de concentración mediante el transporte activo, el cual consume energía.

Muchos organismos unicelulares son capaces de controlar su equilibrio de agua y sales expulsando agua de sus vacuolas contráctiles. El control del equilibrio del agua y las sales se denomina osmorregulación.

Las vacuolas contractiles se forman más rápidamente cuando el líquido exterior de la célula es más diluido que el contenido de la célula, lo cual hace que el agua entre por difusión por osmosis.

En respuesta a esta situación, se forman multitud de pequeñas vesículas llenas de líquido en el interior de la célula alrededor de una pequeña vacuola contráctil. Las vesículas están asociadas a las mitocondrias, las cuales producen el ATP, la molécula portadora de energía.

La energía del ATP sirve para transportar sales fuera de las vesículas, haciendo que el fluido de su interior sea más diluido.

Las vesículas se fusionan posteriormente con la vacuola contráctil, la cual se vuelve cada vez más grande. Finalmente, la vacuola se acerca a la membrana celular y expulsa su contenido fuera de la célula.

La homeostasis en los organismos pluricelulares

Invertebrados

Los invertebrados son generalmente capaces de soportar una amplia gama de condiciones internas. En algunos invertebrados el fluido que rodea las células del cuerpo es casi el mismo que el del medio externo.

Por ejemplo, en equinodermos (como las estrellas de mar) el sistema circulatorio utiliza agua de mar para transportar sustancias por todo su cuerpo.

Vegetales

Las plantas y las algas están también adaptadas a soportar fluctuaciones en la composición del fluido que rodea sus células.

Cuando el fluido que las rodea está diluido, las células vegetales absorben agua por osmosis, pero su dilatación está limitada por la resistente pared celular.

La pared celular también ayuda a mantener la forma de la célula en condiciones de sequía, cuando las células pierden agua.

Los vegetales controlan la concentración de su fluido extracelular en cierta medida utilizando los estomas para controlar la tasa de transpiración (pérdida de agua) de las hojas.

Vertebrados

En cambio, los animales vertebrados tienden a controlar su medio interno extracelular mucho más estrechamente.

En las aves y los mamíferos esto incluye el control de la temperatura corporal, que se mantiene en unos márgenes muy estrechos.

Se regula cuidadosamente el fluido que rodea las células del cuerpo de los vertebrados en lo que concierne a la concentración de sales, el pH (acidez), el contenido en nutrientes, y se reposta continuamente mediante la circulación sanguínea.

Esta regulación es posible gracias a una amplia gama de mecanismos complejos y de órganos especializados. Uno de los órganos más importantes de los vertebrados implicado en la homeostasis es el hígado, que, entre otras funciones, controla los niveles de glucosa en la sangre.

Después de una comida, la glucosa absorbida por los intestinos es transportada al hígado por la vena porta hepática.

En el hígado, la glucosa se convierte en un polisacárido llamado glucógeno, que es insoluble. Si el nivel de glucosa en sangre baja, el páncreas segrega la hormona glucagón, la cual hace que el hígado convierta el glucógeno en glucosa y lo libere a la sangre.

Si el nivel de glucosa en sangre alcanza un punto determinado, inhibe la secreción de glucagón por el páncreas. Este mecanismo –en el que el aumento de nivel de un producto inhibe la síntesis o la liberación del propio producto– se llama feedback negativo.

Si el nivel de glucosa aumenta excesivamente, el páncreas secreta otra hormona, la insulina, que provoca que el hígado convierta la glucosa otra vez en glucógeno. Aquí, también, un sistema de feedback negativo desconecta la secreción de insulina.

Este control de azúcar en sangre es típico de muchos mecanismos homeostáticos que se encuentran en los vertebrados.

Existen otros mecanismos de feedback negativo, como los encargados del control del nivel de dióxido de carbono y del ritmo de la respiración, y los correspondientes al control del equilibrio del agua y las sales en los riñones.