William Beaurnont kimdir ve ne yapmıştır? William Beaurnont’un sindirim işlemi üzerine yaptığı deneyler, çalışmaları nelerdir?
William Beaurnont ve Sindirim Deneyleri
Bir çiftçinin oğlu olan William Beaurnont 1785 yılında Connecticut Lebanon’da doğdu. Maceracı mizacından dolayı 1806 yılında “bir at, bir bıçak, bir fıçı şarap ve 100 dolar parayla birlikte” evi terk etti. İlkin, 1807 yılında Champlain’de (New York) öğretmen olarak çalışmaya başladı. Okulda görev yaptığı süre içinde tıp kitapları ödünç alıyor, bu konuyla ilgili bilim dalları üzerinde çalışmalar yapıyordu. 1810 yılında Vermont’ta, St. Albans’taki Dr. B. Chandler’in yanına çırak olarak girdi ve iki yıl sonra çalışma izni aldı. 1812 yılında, İngiliz işgalcileriyle savaşan Amerikan ordusuna katıldı. Görevi gereği Michigan bölgesindeki Fort Mackinac’a gönderildi.
Beaumont’un, işte orada, yaralı bir asker üzerinde yürüttüğü büyük deney programı bu yazının konusunu oluşturuyor.
Anlaşıldığı kadarıyla, Beaumont orduda geçirdiği günlerden çok memnundu. 1839’a kadar çeşitli mevkilerde çalışarak orduda kaldı. Sindirim işleminin kimyası üzerine çalışmalarıyla o yıllarda uluslararası üne kavuşmuştu. Özellikle Almanya’da Johannes Müller gibi işçiler üzerinde etkiliydi.
Son kez St. Louis’ye tayin oldu. Burada ordudan ayrılarak çalışmaya başladı. 1853’te attan düşerek yaralandı. Çok geçmeden bu nedenle oluşan enfeksiyon yüzünden öldü.
Sindirim üzerine ilk çalışmalar
19. yüzyıldan önce sindirime ilişkin çalışmaların en olgunları J. B. van Helmont adlı bir Flaman doktora aittir. Helmont özgün ve büyük düşünen bir kimseydi. Üstün yetenekleri ve dehasıyla deneysel çalışmalarını yürütmekle kalmıyor sindirim kuramını test etmek (ya da kanıtlamak) için deneyler tasarlıyordu. Çalışmasının büyük bölümü, garip ama oldukça popüler kitabı Oriatrike veya Arıtılmış Fizik’te toplanmıştır. Bütün büyük bilimadamları gibi, o da kendi kuramım önermeden önce, yanlışlığı açıkça anlaşılmış kurandan derleyip toplar, sonra bir güzel süpürür. Van Helmont zamanında insanların çoğu sindirim işlemini, mide sıcaklığında gerçekleşen bir pişme olayı olarak düşünüyordu. “Pişirme” kuramım reddetmesi için ona bir gözlem yeterdi. “Balık aslında sıcak olmamasına rağmen, sıcak hayvanlardan daha kötü sindiriyor değil.” Soğukkanlı balık, en az sıcakkanlı hayvanlar kadar iyi biçimde yiyeceğini sindirir.
Van Helmont hazımsızlığı gidermek için alkalik tedaviyi ilk defa önermiş olmasıyla bilinir. Bu tedaviyi mide sıvısının asidik olduğu gözlemi üzerinde temellendirmişti. Helmont şunları söylüyor: “… birkaç kez dilimi dışarı uzattım, öyle ki, … [evcil]bir serçe gagalayıp yutmaya çalıştı. Derken, serçenin boğazında keskin bir şey olması gerektiğini anladım. O zamandan beri onların niçin bu kadar iştahla yediklerini ve çabucak sindirdiklerini anladım.”
Ancak tek başına asit sindirim için yeterli değildir.
Helmont, bunu sirkenin eti çözemediğini göstererek kanıtladı. Farklı yiyecek türleri için özel etkileri olan başka mayaların olması gerektiğini düşünüyordu: “Çünkü aç farenin ölümü, koca bir güvercini mideye indirmiş fareden tezdir.” Van Helmont’un maya kavramı bizim modern enzim kavramına oldukça yakındır. Ona göre mayalar sadece midede ve onikiparmakbağırsağında olmakla kalmayıp (onikiparmakbağırsağının alkali sıvılar içerdiğini biliyordu), her organ kendine özgü enzim veya mayaya sahipti. “Öyle ki, doğuştan gelen ruh her yerde kendi besinini pişirebilir”di.
Van Helmont’un çalışmaları ile William Beaumont’un daha sonra gerçekleştirdikleri arasında geçen süre içinde, sindirim işleminin deneysel incelenmeye tabi tutulmasında çok küçük ilerlemeler kaydedildi. Bu, biyokimyasal çalışmalarda bir duraklamadan çok, van Helmont’un kullandığı kavramların gelişmiş olduğunu gösteriyor.
Van Hehnont, özünde modern bir enzim kavramını bilime sokmakla kalmadı, bakteri kuramına öncülük edecek tıbbi istila kuramım da ortaya atan ilk kişi oldu. Ona göre hastalık, vücudu işgal edip, yaşamsal işlemleri kendi çıkarları için bozan yabancı ‘archeae’ sonucunda oluşur. Bunlar genel olarak hastalığın dolaysız belirtileri olan zehirli atıklarım vücuda bırakırlar. Hehnont, tıp adamları arasında büyük saygınlık görüyordu.
St Martin deneyi
6 Haziran 1822’de orduda ulaştırma görevinde çalışan Fransız asıllı Kanadalı Alexis St. Martin, yakınında bulunan bir tüfeğin kazara patlaması sonucunda kanundan yaralandı. St. Martin henüz on sekizindeydi, ama oldukça heybetliydi. Yaralı, Beaumont’a getirildiğinde, cenahımız karın ve mide çeperlerinde delinme dahil, çok ciddi yaralar tespit etti. Karın bölgesindeki bir delikten “hastanın, sabah kahvaltısında yediği besin dışarı akmaktaydı.” St. Martin güçlü bir fiziğe sahip olmalıydı. Yarasındaki bir enfeksiyondan dolayı ateşi çıktığında yaklaşık yarım kilo kan kaybetmişti. Beaumont’a göre “kanama atardamarın faaliyetini azaltıyor ve rahatlamaya neden oluyordu” (!)
Yaranın durumu giderek düzeliyordu. Başlangıçta St. Martin midesinde hiçbir yiyeceği alıkoyamıyordu. Zamanla “sağlam pansumanların uygulanmasıyla içindekileri tutabilmeye başladı.” Beaumont şöyle diyordu: “Sekiz ila on ay boyunca deliği kapatmak için bütün gücümü tükettikten sonra… en ufak bir başarı elde etmeksizin… yapılan iş pratik olmadığı için vazgeçtim.” 18 ay sonra, deliğin üst kenarında, küçük bir katman ya da mide duvarının ikiye katlanmasıyla yavaş yavaş bir örtü oluştuğu görüldü. Artık kompres ve bandaja gerek kalmamıştı. Bu “supap” parmakla kapatılabilirdi. St. Martin’in midesindeki yaranın sindirim işlemini incelemek için ideal bir laboratuvar oluşturabileceği düşüncesi, işte tam bu sıralarda Baeumont’un aklına gelmiş olmalı.
Doğal bir subap oluşturan katlanma
Fransız asıllı Kanadalı oldukça güçlü bir adamdı. Beaumont, hastasının, incelemeler sırasında oldukça sağlıklı, faal, atletik ve güçlü olduğunu söylüyor. Bu ikilinin eşine az rastlanır ortaklığı dokuz yıl sürdü. Geçen zaman süresince sadece kısa aralıklı ayrılıklar oldu. Sözgelimi, St. Martin Kanada’ya dönmüş, evlenmişti. Ayrıca zaman zaman bir işe girip çalışıyordu. Ama kontroller devam ediyordu. Beaumont 1883’te düştüğü bir notta şunları söylüyor: “Son dört ay içinde St. Martin, midesinin iç kısımlarında sürekli ve art arda yapılan bir dizi deneye rağmen olağanüstü biçimde kanlı ve canlı görünüyor.”
Çalışma programı birbiriyle ilişkili iki deney dizisinden oluşuyordu.
Birinci dizide çeşitli maddeler midenin canlı bir organizmada (“canlıda”), doğal koşullarda nasıl sindirildiklerini incelemeyi hedefliyordu, ikinci dizide mide sıvısı çekiliyor, yiyecek maddeleri üzerindeki etkisi beden dışında, yani bir cam tüpte (“camlıda”) inceleniyordu.
Beaumont’un St. Martin ile işbirliği süresince gerçekleştirdiği tüm çalışmalar büyük bir deney olarak ele alınabilir. Beaumont sindirimin gerçekleştiği koşulların sistematik değişimlerini incelemekle, sindirim işleminin temel işlevini belirleyen şeyi bulmak peşindeydi. Ancak bu arada sürecin genel olarak anlaşılmasına katkıda bulunan, küçük ölçekli bir dizi bağımsız “deneycik” de yapılıyordu.
“Hastayı sol tarafına yatırıp, supabı deliğin içine sokup, sakız esnekliğinde bir tüpü içeri gönderip, sonra çevirerek” sindirim mayalarım dışarı çıkarmak oldukça kolaydı. “Tüp sokulunca sıvı kısa bir süre sonra akmaya” başlıyordu. “Onikiparmakbağırsağının kimyasal yapısı camlıda incelenebilirdi. Çünkü “açık sarı safra sıvısı, mide kapısından… dokunsal bölgeye elle bastırmak suretiyle elde edilebiliyordu.” Ayrıca midede kimi yiyeceklerin sindirimi sırasında “kimüs sıvısı… elle midenin alt kısmına bastırarak… ve mideyi yukarı doğru iterek, kolayca çıkarılabilir.”
Temel çalışmalar sindirim oranına, sindirim sırasındaki sıcaklığa, sindirim işleminin farklı aşamalarındaki ideal kimyasal koşullara ilişkindi. Deneyler sırasında Beaumont mide astarının biraz ihmal ya da kötü beslenme sonucu yaralanıp anormalleştiğini fark etti. “Kötü beslenme ve besin seçiminde özensizlik, mide katmanlarının hastalık koşullarım hazırlayan en yaygın nedenler arasındadır. … yine de hastalık belirtileri özel duyumlarla kendilerini ifade ederler.” St. Martin’in kendisinin de kimi zaman özensiz olduğunu, burada yer alan tabloların İkincisinden anlayabiliriz. Beaumont midedeki sindirim işlemine ilişkin bilgilerini, gastrik sıvıyla ve uygun sıcaklıkta oluşturduğu yapay ortamda gözlemlediği sonuçları tablolarda topluyordu.
Vücut dışında gerçekleştirilen tipik bir sindirim deneyi aşağıdaki gibi sürer.
“7 Şubat saat 8:30 (sabah); 20 adet haşlanmış morina balığını üç dirhem (bir dirhem 3,48 gr.) gastrik sıvıya koyup bunları banyoya yerleştiriyorum.
“Öğleden sonra saat 13:30’da, gastrikteki balıklar neredeyse bütünüyle çözülmüşlerdi. Sadece dört tanesi kalmıştı. Sıvı beyaz opak, neredeyse süt rengindeydi. Saat 14:00, kaptaki balıklar tamamen çözülmüşlerdi.”
Benzer bir deney canlıda yapılıyor. Yine, yüzlerce tipik deney gibi bu da şöyle bir süreç izliyor: “Saat 9:00’da kahvaltıda ekmek, sosis yedi, kahve içti. Sonra alıştırma yaptı. ll:30’da midesinin üçte ikisi boştu; hava koşullan aynıydı: Sıcaklık 29° [F], mide sıcaklığı 101,5° [F] ve 100,75° [F]. Büzülme, genişleme ve piston hareketlerin görünümleri bu deneyde açıkça gözlemlendi: Saat 12:20, mide boş.”
Beaumont’un yaptığı deneylerin sonuçları çok sayıda yemeğin sindirimine, sindirim sürelerine ve koşullarına ilişkin açıklayıcı veriler içeriyor. Eski çağlardan beri sürdürülen kimi tartışmalar, bu deneyler sayesinde aşılmıştı. Artık sorun oldukça basit bir soruda özetlenebiliyordu:
“Gastrik sıvı kimyasal bir çözelti midir?”
Alternatif kuram canlı organizmada sindirim işlemi için gereken bazı canlı güçlerin varlığım ileri sürüyordu. Sindirim işlemi bozulma ve çürüme terimleriyle açıklanamazdı. St. Martin’in midesindeki deliği kullanarak Beaumont, sindirim işleminin, canlı organizmanın içinde ya da dışında, uygun sıcaklıkta, gastrik sıvıyla yapılabileceğini gösterdi; bir kavanozda saklanan gastrik sıvının, birkaç yıl sonra bile eski yiyecek sindirme kapasitesini koruduğunu gösterdi. Sıvı yalnızca yemekleri yumuşatan yardımcı bir madde değildi, van Helmont’un da öngördüğü gibi kendine özgü sindirim güçlerine sahip.
Yıllar süren hasta incelemelerinin sonucunu Beaumont şöyle özetler: “Kanımca, deneylerimin tüm sonuçlarına dayanarak, gastrik sıvının, kesinlikle, kimi yazarların iddia ettiği gibi, ‘su kadar nötr’ olmadığım, besinsel madde doğasının en genel çözeltisi olduğunu söyleyebilirim. Öyle ki ona en sert kemik bile dayanamaz. Sabit sıcaklığın sağlanması koşuluyla (100° F), hafif bir çalkantı verildiğinde, mide dışında bile mükemmel sindirim etkilerine sahiptir. … elde ettiğim kanıtlara dayanarak, gastrik sıvının besinlere etkisinin tamamen kimyasal olduğunu söylüyorum.”
Beaumont’un deneyleri oldukça güçlü bir tasarımı örnekliyor. Ortada topu topu bir mide vardı. Ama bilim topluluğu Beaumont’un yönteminin tüm insanların midesine uygulanmasından ötürü en ufak bir kuşku duymadı. Neden? Çünkü hiç kimse bir midenin başka bir mideye benzeyip benzemediğini sormadı. Beaumont şansını tüm bilim adına kullanmıştı!
Sindirim fizyolojisi üzerine sonraki çalışmalar
Beaumont’un araştırmalarında bir tür mükemmellik söz konusuydu. O, insan fizyolojisini araştırmada yeni bir bölümü hem açtı hem de kapadı. Ayrıntılı kimyasal tepkimelerin araştırılması onun zamanında gereğince yapılamazdı. Ancak Beaumont’un araştırmalarında sindirim işleminin anlaşılmasına ilişkin öne çıkan bir sorun, 19. yüzyıl tekniğinin alanına girmesine karşın, hiç dokunulmadan kaldı: Sindirim mayalan nasıl üretiliyordu? Acaba besin maddelerinin midede bulunması, bu mekanizmayı harekete geçirmek için yeterli midir? 1889’da Pavlov, midenin bir uyana etkisiyle maya salgılamasının sinir sistemi dolaşımıyla gerçekleştiğini açıkça gösterdi.
Pavlov deneyini yine bir köpek üzerinde yapmıştı. Köpeğin midesinin bir katmanım astarından ayırıp, mideden dışarıya bir boru sarkıttı. Sonra ‘aesophagus’u kapatıp dışarıya açtı. Böylece yemekler daha mideye ulaşmadan dışarı almıyordu. Köpek daha yemeye başlar başlamaz, salgılar başlıyor ve yemek boyunca sürüyordu. Mideye daha yemek girmeden salgılar başladığına göre, uyarılmayı sağlayan sinir sistemi olmalıydı.
Hormonların Rolü
Ancak, zamanla bu mekanizmanın sindirim sisteminin bazı kesimleri ve mide dışındaki birleşik organlar için geçerli olmadığı ortaya çıktı. Hormonların rolü açık biçimde ilk kez 1902 yılında W. M. Bayliss ve E. H. Starling tarafından ortaya kondu. Onlar da kendilerine bir deney hayvanı seçmişlerdi. Bağırsağın bir parçasını (körbağırsak) sistemin diğer kısımlarından ayırarak, tek başına uyarabildiler. Atardamar ve toplardamar bağlantılarına dokunmaksızın, tüm öteki sinir bağlantılarını kestiler. Hâlâ tamamıyla sindirim sistemiyle bağlantılı olan onikiparmakbağırsağına, biraz seyreltik hidroklorik asit döker dökmez, pankreatik salgılamanın başladığım gördüler.
Aynı işlem incebağırsağın kesik yerine uygulandığında, yine aynı etki ortaya çıktı. Ancak, ayrılan bu bölüm ile geri kalan kısım arasında, kan damarları ve bu damarlarda dolaşan kan dışında, fiziksel bir bağlantı yoktu. Seyreltik asitle uyarıldığında, körbağırsağın duvarıyla ayrılan, kan dolaşımıyla taşınarak pankreası harekete geçirebilecek kimyasal bir unsur devreye girmeliydi. Bu maddeye “secretin” adını koydular. Körbağırsağın çeperinden alman örnekleri kana enjekte ederek yine pankreatik salgı üretebildiler. Oysa bu, sadece seyreltik asit enjekte edilerek başarılamamıştı.
