Retroazione (natura)

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In natura, per retroazione (in inglese feedback) si intende la capacità di un sistema di autoregolarsi (feedback negativo), tenendo conto degli effetti scaturiti dalla modificazione delle caratteristiche del sistema stesso. Negli esseri viventi, ad esempio, i sistemi a retroazione negativa e positiva sono ampiamente utilizzati per regolare l'omeostasi dell'organismo.

Cenni generali[modifica | modifica wikitesto]

Nei sistemi biologici (come gli organismi viventi, ma anche gli ecosistemi e la biosfera), la maggior parte dei parametri deve essere tenuta sotto stretto controllo, all'interno di un campo di intervallo preciso dei valori che circondano il valore ottimale relativo alle condizioni ambientali vigenti in quel determinato momento. La deviazione da tale valore può essere dovuta a cause esterne ed interne al sistema stesso. Il valore da mantenere, in generale, è registrato in un dispositivo in grado di confrontarlo con il valore vigente, inviando l'informazione di una eventuale deviazione al dispositivo effettore, in grado di modificare il sistema stesso perché si adatti alle nuove condizioni rilevate.

Retroazione ed omeostasi degli organismi[modifica | modifica wikitesto]

Nei sistemi biologici esistono normalmente due tipi di retroazione: retroazione positiva e retroazione negativa. La retroazione positiva tende ad accelerare un processo, mentre la retroazione negativa a rallentarlo.

La retroazione negativa aiuta a mantenere la stabilità di un sistema, contrastando i cambiamenti dell'ambiente esterno. In questo senso, è strettamente collegato all'omeostasi, poiché contribuisce notevolmente al suo mantenimento.

La retroazione positiva amplifica invece le possibilità di divergenza, di evoluzione: è un meccanismo che permette il cambiamento, la crescita, e dà al sistema la capacità di raggiungere nuovi livelli di equilibrio. Ad esempio, la maggior parte delle retroazioni positive presenti in un organismo facilitano i fenomeni di auto-eccitazione del sistema endocrino e di quello nervoso (ad esempio in caso di risposta allo stress) e gioca un ruolo fondamentale nei meccanismi di regolazione della morfogenesi, della crescita e dello sviluppo degli organi, tutti processi che necessitano essenzialmente di una rapida divergenza da uno stato iniziale di quiete.

Retroazione e processi cellulari[modifica | modifica wikitesto]

I meccanismi di retroazione sono centrali anche nelle reti che regolano l'espressione genica. François Jacob e Jacques Monod identificarono nel 1961 il primo ciclo retroattivo, quello dell'operone lac attraverso il quale le cellule di Escherichia coli sono in grado di regolare la trascrizione dei geni dell'operone stesso.

Meccanismi di regolazione a retroazione negativa sono ampiamente presenti anche nelle vie metaboliche delle cellule. Un meccanismo molto comune consiste nell'inibizione da prodotto, che consiste nella riduzione dell'efficienza di un enzima mediata dal prodotto della reazione che esso catalizza. L'enzima glicolitico fosfofruttochinasi, ad esempio, è inibito attraverso una modificazione allosterica mediata dal prodotto di reazione fruttosio-1,6-bisfosfato.

I meccanismi biochimici e biomolecolari di retroazione negativa hanno lo scopo di ottimizzare i processi stessi. Il repressore dell'operone lac, ad esempio, riduce eventuali sprechi energetici legati ad una sovrapproduzione delle proteine dell'operone stesso. L'inibizione da substrato della fosfofruttochinasi, allo stesso modo, riduce la produzione totale di energia, qualora la cellula non ne abbia al momento bisogno.