I
bisogni
Quando le scorte stanno per esaurirsi, esse devono essere riportate al giusto livello, altrimenti le funzioni fisiologiche che da esse dipendono non possono venire assolte: ciò avviene attingendo a una qualche fonte esterna.
Tutti gli organismi mobili sono provvisti di appositi programmi di ricerca che permettono appunto di reintegrare le scorte. A questa necessità corrisponde una situazione di bisogno che, almeno negli organismi superiori,
viene percepita soggettivamente in modo più o meno chiaro.
Il bisogno è noto a tutti come sensazione soggettiva, non gradevole, ma esso è da intendere anche e soprattutto come stato di un sistema nel quale è venuto meno il flusso o di materia, o di energia, o di informazione,
con conseguente rischio di rottura dello
stato stazionario. Sotto questo punto di vista il bisogno non ci appare più come fatto soggettivo, ma come qualcosa di misurabile e di identificabile in modo obiettivo. Ciò posto, il sopperire ai bisogni vuol dire ristabilire lo stato stazionario e quindi sopravvivenza: l'individuo che nel contesto in cui si trova, ne sia incapace è destinato a perire.
Si è detto che quando insorgono i bisogni presso gli organismi mobili subentra un programma di ricerca. Questo programma è prefissato per via ereditaria (è cioè innato o istintivo), oppure viene appreso. Una distinzione netta tuttavia tra i due casi non
sempre esiste e l'organismo procede nella sua ricerca grazie a programmi innati corretti e modificati in base alle precedenti esperienze, ovvero grazie a programmi appresi nei quali si inseriscono però alcune fasi costituite da comportamento innato
.
Regolazione senza oscillazioni residue
In vari casi lo stato interno di un sistema subisce fluttuazioni, senza che venga compromesso il buon funzionamento del sistema stesso.
Ad esempio, se misuriamo la concentrazione di glucosio nel sangue, ci accorgiamo che questa varia - pur essendo sotto controllo - tra 0.70 e 1.5%, senza che ne nasca alcun inconveniente.
Per un uccello che si posa sul ramo, però, la regolazione della traiettoria e della velocità dev'essere effettuata in modo assai preciso, altrimenti l'animale può sbattere malamente o deve riprendere il volo. Similmente, quando si guida la macchina, qualche
minimo serpeggiamento è tollerabile, ma non lo sono dei bruschi zig-zag.
In effetti in tutti i casi elencati la regolazione viene realizzata senza scosse residue grazie a dispositivi o ad accorgimenti particolari che meritano d'essere conosciuti. L'uccello che si posa sul ramo misura il graduale ridursi della distanza del ramo stesso
e modera la propria velocità di conseguenza. A distanza zero la velocità è praticamente nulla. Il pilota di una barca che compie una curva, per richiamare il timone non aspetta che la barca abbia raggiunto il nuovo allineamento, ma comincia a richiamarlo prima, altrimenti l'inerzia del natante lo farebbe deviare oltre l'allineamento voluto, e ciò lo obbligherebbe a correggere nella direzione opposta.
Nel primo esempio riportato, quello dell'uccello, l'apparato sensoriale che funge da telemetro deve fornire misure quanto più possibili precise del ridursi della distanza e la frenata dev'essere rigorosamente commisurata a questa.
Nel secondo caso l'apparato di misura avrà le caratteristiche di un goniometro e fornirà la misura dell'angolo tra allineamento effettivo e allineamento desiderato e la correzione dovrà essere esattamente commisurata al ridursi di quest'angolo. In
entrambi i casi la manovra dev'essere appresa, non può far parte del bagaglio istintivo.
Il controllo sul controllore
Sarebbe molto utile se tutti i congegni più o meno automatizzati con cui veniamo alle prese quotidianamente ci avvisassero quando lavorano a fatica o stanno per guastarsi. In effetti, nelle apparecchiature più sofisticate che vengono oggi prodotte troviamo
inserite spie luminose o addirittura segnali acustici che avvisano che le cose non vanno come si deve.
Negli organismi viventi i dispositivi che misurano la fatica o l'imminente rischio di rottura, non solo sono comuni, ma spesso oltre a dare l'allarme (sotto forma di
dolore) promuovono anche interventi di emergenza.
Di dispositivi del genere si possono fornire molti esempi, anche se di molti di essi non si conosce il funzionamento. Un caso riguarda il controllo sulla respirazione.
Il ritmo e la profondità del respiro sono commisurate al lavoro fisico che si va compiendo, ma in alta montagna, ove la tensione di ossigeno è bassa, il respiro diventa affannoso anche per un modesto sforzo, e, oltre una certa quota, resta affannoso pur se si sta a riposo. L'affanno è accompagnato da una sgradevole sensazione di 'fame di aria', segnale ovvio che il dispositivo che regola la fornitura di ossigeno ai tessuti lavora a fatica. Tuttavia, dopo alcuni
giorni o alcune settimane trascorse in alta montagna, le cose cambiano e il ritmo del respiro ritorna normale, sia a riposo, sia sotto sforzo. In effetti i segnali d'allarme promuovono anche reazioni fisiologiche di grande importanza: nel caso in esame avviene che i globuli rossi, per il tramite di un ormone, divengono più numerosi e ricchi di emoglobina, sicchè ad ogni atto respiratorio viene raccolta e convogliata una quantità di ossigeno molto più grande.
Simile fenomeno, ben noto agli sportivi, prende il nome di
acclimatazione. L'acclimatazione non è molto diversa dall'assuefazione, che riguarda modificazioni del comportamento
individuale in rapporto al modificarsi di un parametro del proprio ambiente: ci si acclimata all'atmosfera rarefatta o ai rigori delle regioni artiche, ci si
assuefa all'ambiente di miniera, al contatto con certi veleni.
In un caso o nell'altro si può dire che, quando un organo o un apparato funziona ripetutamente sotto sforzo, esso si potenzia gradualmente. Ciò non avviene grazie a qualche ignota virtù particolare, ma avviene grazie a dispositivi omeostatici che controllano appunto la fatica dell'organo o dell'apparato e ne promuovono, mediante stimoli appropriati, il potenziamento.
In qual modo può venir misurata la fatica di un apparato omeostatico? La risposta non è difficile. Allorché l'apparato ha un effettore del tipo della pompa, la fatica è proporzionale al ritmo con cui questa lavora: tanto più affannoso il respiro tanto
maggiore la fatica dell'apparato respiratorio, tanto più rapido il battito del cuore, tanto maggiore la fatica del muscolo elimitate le possibilità di proseguire nello sforzo.
Alcuni aspetti dell'assuefazione
Quando una persona che si sia acclimatata alle alte quote, ritorna al piano, non soffre affatto per l'adattamento conseguito, ma lo perde a poco a poco. Altrettanto vale per il pugile assuefatto a sforzi muscolari assai intensi e prolungati, il quale smetta di praticare il suo sport.
Anche chi si sia assuefatto a dosi crescenti di arsenico, come fece il re Mitridate, non soffre al momento in cui cessa di prender la dose quotidiana di veleno. Soffre però chi si sia assuefatto a dosi crescenti di nicotina o di alcool e cessi di fumare o di
bere liquori.
Il profondo disagio che corrisponde alla disassuefazione da questi ultimi veleni ha cause che, con qualche approssimazione, possono essere così riassunte:
queste sostanze che danno, come si suol dire, dipendenza , non
alterano direttamente un livello funzionale, bensì modificano sia le caratteristiche dei sensori, sia il modo di operare delle cellule nervose che elaborano i segnali. Alle modifiche così indotte segue una serie di aggiustamenti fisiologici e neurologici: quando l'introduzione della droga cessa, gli interventi correttivi vengono annullati, come nel caso dell'assuefazione alla scarsità di O 2 , ma per qualche tempo squilibrano tutti i dispositivi di controllo, ed in particolare azionano i dispositivi di allarme. Simile squilibrio viene percepito dal soggetto in modo molto acuto, come impellente necessità. La disassuefazione costituisce un grave problema e persino una tragedia per tutti coloro che si siano abituati a forti dosi di sostanze che agiscono sul funzionamento delle cellule nervose o della elaborazione di
segnali di dolore o piacere: tra queste figurano la nicotina, la morfina, l'eroina, ed anche i sonniferi.
Le considerazioni qui svolte sul meccanismo assuefazione-disassuefazione riguardano i casi che coinvolgono dispositivi di controllo, si badi però che spesso si parla di assuefazione anche in casi di adattamento che derivano da fatica del recettore o da cause del
tutto diverse.
Intorno all'equinozio di primavera si osserva il risveglio di gran parte della vegetazione o lo sfarfallare di innumerevoli insetti. In particolari epoche dell'anno vanno in amore le più diverse specie animali e altre si dedicano all'allevamento della prole.
L'attività dei viventi nei nostri climi è legata in modo manifesto sia all'alternarsi delle stagioni, sia al diurno alternarsi di luce e di buio, sia al ritmo di marea, per quelli che vivono in mare. Non è difficile accertare che a volte questi organismi, pur
costretti a rimanere al buio, o in acque non turbate dai cicli lunari, continuano a seguire i ritmi consueti come se disponessero di orologi interni.
Agli orologi interni o per meglio dire ai bioritmi, è stata rivolta negli ultimi tempi molta attenzione. Come funziona un orologio interno? Come vien generato un ritmo endogeno? In qual modo gli organismi che hanno un preciso ritmo riproduttivo stagionale
conoscono il calendario? Il modello di orologio endocellulare può essere così esposto: viene generata una sostanza A che stimola la produzione di una sostanza B. Questa a sua volta inibisce i sistemi che presiedevano alla sintesi della sostanza A, sicché dopo qualche tempo la sostanza B scompare e di conseguenza riprende la sintesi di A e via di questo passo. Si alternano così con grande regolarità un'alta concentrazione di A e un'alta concentrazione di B.
L'insieme di questi due circuiti funziona esattamente come un campanello elettrico, o anche come un marcatempo.
Il ritmo mestruale muliebre funziona in modo analogo; semplificando un po', il suo meccanismo può venire schematizzato come segue: il tasso di follicolina nel sangue cresce gradualmente col crescere del follicolo ooforo, fino ad una soglia alla quale l'ipofisi
blocca la produzione di tale ormone e dà l'avvio, tramite la produzione dell'ormone luteinizzante, alla produzione di progesterone, il tasso di progesterone aumenta a sua volta fino ad una soglia alla quale l'ipofisi ne blocca la produzione e dà l'inizio tramite la follicolostimulina, alla produzione di follicolina, e via di seguito. Ogni volta che il sistema scatta compaiono fenomeni collaterali assai importanti. la deiscenza dell'ovocita e il distacco di parte dell'endometrio.
Questo calendario fisiologico è indipendente da quello solare (ed anche da quello lunare al quale tuttavia si avvicina) ed in effetti gli individui umani, come anche tutti i primati che sono originari di paesi intertropicali, si riproducono in ogni epoca
dell'anno. Simile regolazione può non essere conveniente per animali dei paesi temperati vincolati al ritmo della vegetazione.
In questi animali il ritmo fisiologico viene sincronizzato su quello solare grazie a un sistema assai elegante, per illustrare il quale si può fare riferimento ad un congegno elettrico e ad una antichissima mitica vicenda.Il congegno elettrico è quello di certi
esposimetri automatici la cui cellula fotoelettrica viene investita dalla luce all'apertura dell'obiettivo. La cellula fotoelettrica carica un condensatore, il quale, non appena la sua capacità viene superata, si scarica e chiude l'otturatore: è la quantità di luce ricevuta che regola il ritmo.
L'antichissima vicenda è quella di Penelope che aveva promesso ai Proci di scegliere tra di essi uno sposo non appena avesse finito di tessere il sudario per il suocero Laerte: di giorno tesseva e di notte disfaceva la tela. Cosa sarebbe successo se le giornate
si fossero allungate e le notti accorciate? Penelope non avrebbe fatto in tempo a disfare tutto il lavoro del giorno, a poco a poco la tela sarebbe stata completata, e la regina di Itaca sarebbe andata a nuove nozze.
In molti vertebrati il meccanismo che stabilisce la data delle nozze funziona pressapoco così: alla luce del sole viene sintetizzata una sostanza che un organo apposito distrugge durante la notte. Finchè le giornate sono più brevi della notte la concentrazione della sostanza rimane bassa, ma incomincia a crescere quando le giornate si allungano: intorno all'equinozio di primavera viene raggiunta la soglia critica; il congegno scatta e gli animali vanno a nozze.
Nel corso di qualunque fase dell'accrescimento, sia che si tratti delle prime tappe dello sviluppo embrionale, sia che si tratti della crisi puberale che porta all'acquisizione dei caratteri propri dell'adulto, si osserva che le più diverse trasformazioni sono
ordinate e coordinate nel tempo.
In particolare viene regolata l'ordinata successione dei processi e viene regolata anche la loro durata. I dispositivi che presiedono alla regolazione dell'accrescimento non sono diversi, da un punto di vista operativo, da quelli che presiedono ai diversi aspetti
della vita vegetativa o della vita di relazione: in ogni caso avviene un confronto tra la situazione di fatto e quella programmata.
