پدیده هیسترزیس در زیست شناسی سلولی و ژنتیک یا «هیسترزیس» (Hysteresis)، پدیده‌ای است که وابستگی حالت فعلی یک سیستم به حالت‌های قبلی (مسیر تغییرات) آن را نمایش می‌دهد. این پدیده کاربردهای زیادی در حوزه‌های مختلفی نظیر فیزیک، شیمی، مهندسی، زیست‌شناسی و اقتصاد دارد.

پدیده هیسترزیس در زیست شناسی سلولی غالباً از سیستم هایی با دو حالت ثابت یا به اصطلاح “قابل شستشو” پیروی می کند. در سیستم های پایدار دوگانه ، ورودی یکسان می تواند دو خروجی متفاوت پایدار ایجاد کند.

اگر ورودی های شیمیایی با استفاده از ثبات دوگانه به خروجی های دیجیتال تبدیل شوند ، وجود پسماند باعث افزایش مقاومت این سیستم ها در برابر سر و صدا می شود. در سیستم های حالت دوگانه ، مقادیر ورودی مورد نیاز برای تغییر حالت به حالت خاص معمولاً بیشتر از مقادیر مورد نیاز برای ماندن در حالت فعلی است. این ویژگی امکان تغییر وضعیت مداوم را از بین می برد و احتمال نویز در سیستم را کاهش می دهد.

تقسیم سلولی
سلولهایی که تحت تقسیم سلولی هستند نیز پدیده هیسترزیس را نشان می دهند. به دلیل وجود هیسترزیس در این فرآیند ، تمرکز چرخه های سلولی در انتقال از مرحله G2 به میتوز بیشتر از تمرکز چرخه ها برای ماندن در مرحله میتوزی است.

ژنتیک
دارلینگتون در مطالعه کلاسیک خود در زمینه ژنتیک ، در مورد پدیده پسماند کروموزوم بحث می کند. وی نارسایی قسمت بیرونی کروموزومها در پاسخ به تنشهای داخلی ناشی از تغییر در ساختار مارپیچی مولکولهای آنها را در صورت قرارگیری در یک محیط تقریباً سخت در فضای محدود هسته سلول به عنوان پسماند کروموزوم در نظر می گیرد.

زیست شناسی رشد
در زیست شناسی رشد ، تنوع سلولی توسط مولکول های مسنجر از راه دور تنظیم می شود. این مولکول ها “مورفوژن” نامیده می شوند که مخازن سلولی یکنواخت را بر اساس غلظت و زمان مرتب می کنند.

مورفوژن پروتئین Sonic hedgehog (Shh) جوانه ها و اندام های این نسل را هدف قرار می دهد. این باعث تحریک مجموعه ای از توالی “homeodomain” حاوی عوامل رونویسی ژنتیکی می شود و این بافت ها را به حوزه های مشخصی تقسیم می کند. بر اساس نتایج آزمایشات ، بافتهای ذکر شده برخورد قبلی خود با Shh (پدیده هیسترزیس) را به یاد می آورند.

ایمونولوژی
سلول T نوعی گلبول سفید است که نقش مهمی در کنترل سیستم ایمنی بدن و سازگاری آن با محیط دارد. طبق برخی شواهد ، فعال سازی مجدد سلول های T که قبلاً بی تحرکی را تجربه کرده اند ، به آستانه سیگنال کمتری نیاز دارد.

برای شروع عملکردهای سلولهای T ، ابتدا باید “سیستم فعال سازی شبکه ای” یا “RAS” فعال شود. فعال سازی گیرنده های سلول T نیز نیاز به فعال سازی RAS در سطوح بالا دارد. این باعث می شود که سطح بالایی از GPT (یکی از حالت های فعال RAS) روی پوشش سلول جمع شود. سرانجام ، به دلیل وجود RAS فعال شده روی سلول های T ، گیرنده های موجود در این سلول ها با دریافت سیگنال های ضعیف تر ، به حالت فعال قبلی خود برمی گردند. این به این دلیل است که RAS فعال تر در سلول های با سابقه تحریک نسبت به سلول های طبیعی وجود دارد. این مثال اهمیت و کاربرد هیسترزیس را در سیستم ایمنی بدن نشان می دهد.

علوم اعصاب
برخی از اعصاب تحریک شده بلافاصله پس از حذف محرک به حالت اولیه بر نمی گردند. این خاصیت یکی از نمونه های پدیده هیسترزیس در علوم اعصاب است.

فیزیولوژی تنفسی
هیسترزیس ریوی پدیده ای است که باعث ایجاد تفاوت بین رابطه بین تغییر حجم ریه و تغییر فشار در حالت استنشاق و بازدم می شود. دلیل این تفاوت انرژی اضافی مورد نیاز برای غلبه بر نیروهای کششی سطحی در هنگام استنشاق برای استفاده و تورم کیسه های هوا در ریه ها است.