Regulación

Qué es la regulación

La palabra procede del latín regula, "regla" o "listón recto", y del verbo regulare, "dirigir conforme a una regla"; ambas descienden de una raíz indoeuropea con el sentido de moverse en línea recta. La Real Academia Española la define de forma escueta como acción y efecto de regular, una definición tan general que sirve igual para una ley de tráfico que para el control de la glucemia. La medicina toma prestado ese sentido cotidiano y lo aplica a cualquier proceso que mantenga una variable fisiológica (temperatura, presión arterial, concentración de un ion, actividad de un gen o de una enzima) dentro de un rango compatible con la vida.

Conviene no confundir el mecanismo con su resultado. La regulación es el proceso, el conjunto de sensores, comparadores y efectores que intervienen; la homeostasia es el estado de relativa constancia que ese proceso consigue mantener, un concepto con su propia historia y su propia página en este diccionario.

De los reguladores mecánicos a la fisiología: una historia compartida

La idea de regular mediante retroalimentación no nació en un laboratorio de fisiología, sino en la ingeniería. En 1788, James Watt adaptó a su máquina de vapor un regulador centrífugo (dos masas giratorias que, al acelerarse, se alejaban del eje y cerraban la válvula de admisión) para mantener constante la velocidad del motor pese a las variaciones de carga; el dispositivo ya se usaba desde antes en los molinos de viento, y Watt lo perfeccionó para su propio fin. Ochenta años después, en 1868, James Clerk Maxwell publicó en las Proceedings of the Royal Society of London un artículo titulado "On Governors" en el que analizaba matemáticamente la estabilidad de estos reguladores. El trabajo pasó casi inadvertido durante décadas. Con todo, sentó las bases de lo que hoy se llama teoría del control. Maxwell señaló, de paso, un dato curioso: la palabra inglesa "governor" procede, a través del latín, de la misma raíz griega que da nombre a la cibernética, kybernetes, "timonel".

El puente entre esa tradición de ingeniería y la fisiología lo tendió, en buena medida, un mexicano. Arturo Rosenblueth, fisiólogo que se había incorporado en 1930 al laboratorio de Walter Cannon en Harvard, publicó en 1943 junto al matemático Norbert Wiener y al ingeniero Julian Bigelow el artículo "Behavior, Purpose and Teleology" en la revista Philosophy of Science, donde proponían que las máquinas gobernadas por retroalimentación negativa, los llamados servomecanismos, ofrecían un modelo útil para el comportamiento dirigido a un fin de los organismos vivos. Cinco años más tarde, Wiener recogió esas ideas en su libro "Cybernetics: or Control and Communication in the Animal and the Machine", que dio nombre definitivo a la disciplina y citó expresamente el artículo de Maxwell de 1868 como el primer trabajo relevante sobre mecanismos de retroalimentación. Máquina y organismo quedaron descritos, desde entonces, con el mismo lenguaje: sensor, comparador y efector.

Los niveles de la regulación biológica

En el organismo, ese esquema se reparte entre varios sistemas que rara vez actúan solos. La regulación nerviosa responde en fracciones de segundo mediante impulsos eléctricos dirigidos a un órgano concreto; la regulación humoral u hormonal es más lenta y de efecto más prolongado, porque depende de que una sustancia viaje por la sangre hasta encontrar sus receptores. A una escala más pequeña, las células se regulan también a sí mismas y a sus vecinas mediante señales autocrinas y paracrinas, sin necesidad de nervio ni de glándula de por medio.

El mismo principio se repite a escalas todavía menores. Un gen puede activarse o silenciarse según las necesidades de la célula, un capítulo que corresponde al gen regulador. La escala de tiempo cambia por completo. Una enzima puede acelerarse o frenarse en milisegundos por la unión de una molécula a un lugar distinto de su centro activo, lo que constituye la regulación alostérica. No toda regulación corrige, además, una desviación hacia la normalidad: algunos procesos, como el parto o la coagulación, se sostienen mediante un circuito que amplifica el estímulo inicial en lugar de contrarrestarlo, hasta alcanzar un desenlace natural que cierra el ciclo.

Preguntas frecuentes

¿Regulación y homeostasis son la misma cosa?

No. La regulación es el mecanismo, el conjunto de pasos que detectan una desviación y actúan para corregirla; la homeostasis es la constancia relativa que ese mecanismo logra mantener en el medio interno.

¿Qué tiene que ver un motor de vapor con el cuerpo humano?

Más de lo que parece a primera vista. El regulador centrífugo de James Watt (1788) y el análisis matemático que James Clerk Maxwell hizo de él en 1868 sentaron las bases de la teoría del control; el fisiólogo Arturo Rosenblueth, el matemático Norbert Wiener y el ingeniero Julian Bigelow trasladaron esas mismas ideas a la biología en 1943, en un artículo que anticipó lo que después se llamaría cibernética.

¿Toda regulación biológica funciona por retroalimentación negativa?

No siempre. La mayoría de los sistemas fisiológicos corrigen desviaciones y devuelven una variable a su rango habitual, pero unos pocos procesos, como la coagulación sanguínea o las contracciones del parto, se autoamplifican de forma deliberada hasta llegar a su fin.

¿Por qué la regulación nerviosa y la hormonal actúan de forma tan distinta?

Porque resuelven problemas distintos. Un impulso nervioso viaja por una vía dedicada y provoca una respuesta casi inmediata en un único órgano diana, útil cuando la urgencia importa más que el alcance. Una hormona, en cambio, se vierte a la sangre y llega a cualquier tejido que tenga el receptor adecuado, con un efecto que tarda más en instaurarse pero que también dura más una vez establecido. Ninguna de las dos vías sustituye del todo a la otra; muchos órganos, la médula suprarrenal entre ellos, reciben ambas señales sobre el mismo tejido.

¿La regulación de un gen sigue las mismas reglas que la de la temperatura corporal?

Comparten la lógica del sensor y la respuesta, pero operan en escalas de tiempo muy distintas. La regulación génica puede tardar horas en modificar la cantidad de una proteína; la termorregulación corrige desviaciones de décimas de grado en cuestión de minutos.

Referencias

1. Real Academia Española. Regulación. Diccionario de la lengua española, 23.ª ed.
2. Maxwell JC. On Governors. Proceedings of the Royal Society of London. 1868;16:270-283.
3. Rosenblueth A, Wiener N, Bigelow J. Behavior, Purpose and Teleology. Philosophy of Science. 1943;10:18-24.
4. Cibernética. Wikipedia, la enciclopedia libre.