הארווי, שנחשף במהלך לימודיו לגישתו המדעית של גלילאו ואחרים, פיתח גישת מחקר מדעית לפיה יש לפקפק בהנחה עד שהוכחה כנכונה בדרך של ניסוי ומחקר.
ויליאם הארווי (William Harvey) נולד ב-1 באפריל 1578 ויום הולדתו הוא סיבה מצוינת להזכיר את אחת המהפכות הגדולות במדע - גילוי מחזור הדם.
הרפואה בעת העתיקה: אריסטו, אפלטון וגלנוס
ביוון העתיקה חקר הגוף נעשה בעזרת ניתוח של גופות. כך למדו אריסטו ואפלטון על המבנה הפנימי של הגוף ועל קיומם של העורקים והורידים. בגופה העורקים ריקים מדם ואילו הורידים מלאים בדם. מכאן קל היה להבין כי תפקיד הורידים הוא בהזרמת הדם, אך תפקיד העורקים עדיין לא היה ברור.
במאה השנייה לספירה הרופא גלנוס (Galen) הוסיף לחקור והוא שקבע כי גם בעורקים זורם דם אך סבר כי הדם נוצר בכבד ועובר אל הלב שם הוא הופך ל"רוחני" ו"טהור" בעזרת האוויר מהריאות. נכון ל-2011 ידוע כי תאי הדם נוצרים במח העצם ותפקיד הריאות הוא להחליף את הפחמן הדו חמצני בחמצן. גלנוס הבחין כי הלב מחולק לשני חלקים, ימין ושמאל, אך סבר שהדם עובר בין הצדדים דרך חורים קטנים. נכון ל-2011 אנו יודעים כי מעבר דם בין שני חלקי הלב קיים רק בעוברים והמחיצה ביניהם נסגרת עם הלידה.
הארווי והגישה הניסויית
הארווי נולד באנגליה ולמד רפואה בקיימברידג'. בתקופה זו נהוג היה ללמוד רק מתוך ספרים, ללא ניסויים או ניתוחים. אמנם יש יתרונות לגישה זו - היא מקצרת את תהליך הלמידה מאחר והתשובה כבר ידועה, חוסכת בהרג של חיות, ובאופן כללי אין הרבה טעם בחזרה על אותו ניסוי אלפי פעמים כאשר כבר יודעים את תוצאתו. אך היא מכילה בתוכה חיסרון רציני - במידה וספרי הלימוד מכילים שגיאה, אנו נידונים לחזור על טעויות ונמנעים מהתקדמות הידע.
הארווי, שנחשף במהלך לימודיו לגישתו המדעית של גלילאו (Galileo Galilei) ואחרים, פיתח גישת מחקר מדעית לפיה יש לפקפק בהנחה עד שהוכחה כנכונה בדרך של ניסוי ומחקר. חלק מניסוייו כללו ניתוח של בעלי חיים, שלא תמיד היו מתים לחלוטין. (מי אמר צפרדע "מורדמת" ולא קיבל?) במהלך ניתוחים אלו ראה הארווי את התכווצויות הלב וקיבל את הרעיון כי הלב פועל כמשאבה. בנוסף הוא הבחין כי בעופות וביונקים המחיצה המפרידה בין שני חלקי הלב היא אטומה ואינה מאפשרת מעבר דם דרכה.
ניסוי הורידים: הדם זורם בכיוון אחד
עוד בתקופת גלנוס ידעו להבחין בין עורקים לוורידים לפי עובי הדופן שלהם, אך סברו כי תפקידם זהה. הארווי היה הראשון שהבין כי קפלי הרקמה הדקים שבורידים פועלים כמסתמים המאפשרים זרימת דם בכיוון אחד בלבד. עד אותו זמן החשיבה הייתה כי הזרימה בכלי הדם היא לשני הכיוונים.
כדי להוכיח את השערתו הארווי ערך ניסוי שאתם יכולים לנסות בעצמכם.
בוחרים מתנדב לניסוי עם ורידים בולטים (אצל גברים זה קל יותר, במיוחד אם אחוז השומן שלהם נמוך יחסית). על הזרוע מוצאים וריד יפה ובוחרים שתי נקודות עליו - אחת קרובה ללב (למרפק) והשנייה רחוקה (לכיוון כף היד). לוחצים על הנקודה הרחוקה מהלב ועוצרים את זרם הדם. בעזרת אצבע מהיד השנייה דוחפים את הדם בוריד לכיוון הלב ולמעשה מרוקנים את הוריד מדם. אפשר לראות ממש איך איפה שקודם עבר פס כחול עכשיו הוא נעלם. כאשר נשחרר את האצבע הקרובה ללב (למרפק) הוריד יישאר ריק. כאשר נשחרר את האצבע הרחוקה מהלב, הוריד יתמלא מיד בדם והצבע הכחול האופייני יחזור.
מסקנה - הדם בורידים זורם בכיוון אחד: מהגוף אל הלב.
החישוב שהוכיח שהדם זורם במעגל סגור
השערה נוספת איתה התמודד הארווי הייתה האמונה כי הדם נשפך ברקמות ונעלם ודם חדש לחלוטין נוצר כל הזמן. הארווי בחר בדרך לא שגרתית לזמנו כדי להתמודד עם השערה זו - מתמטיקה.
הארווי ערך חישוב פשוט: קיבולת הלב של אדם בוגר (נפח הדם שהוא מזרים בכל פעימה) היא כ-70 מ"ל. קצב לב ממוצע לאדם בוגר הוא כ-70 פעימות בדקה.
כלומר, בדקה יוצאים מהלב 4.9 ליטרים של דם. (70X70 = 4,900 ) ביום מדובר כבר על 7,056 ליטרים של דם. מאחר ולא ייתכן שהגוף מייצר מחדש כמות כה גדולה של דם, הדם חייב לזרום במחזור סגור, כלומר אנחנו משתמשים באותו דם.
הארווי הסיק שהדם מתחיל מחזור זרימה מהלב, אל העורקים, משם הוא מגיע אל הורידים וחוזר אל הלב.
הייתה לו בעיה אחת - איך הדם מגיע מהעורקים לורידים?
לשם כך היה צריך לחכות לעוד קצת התפתחות של המיקרוסקופים. אז חוקר איטלקי בשם מלפיגי (Marcello Malpighi) זיהה את הנימים ואישר סופית את השערתו של הארווי.
שאלות ותשובות
מה גילה ויליאם הארווי על הדם?
הארווי הסיק שהדם זורם במחזור סגור: מהלב אל העורקים, משם אל הורידים וחזרה אל הלב. הוא הגיע למסקנה זו בעזרת ניתוחי בעלי חיים, ניסוי בורידי הזרוע וחישוב של כמות הדם שהלב מזרים.
מה האמינו לפני הארווי על תפקיד הדם והלב?
גלנוס סבר שהדם נוצר בכבד ועובר אל הלב, ושם הוא הופך ל"רוחני" ו"טהור" בעזרת אוויר מהריאות. הוא גם סבר שהדם עובר בין שני צדי הלב דרך חורים קטנים במחיצה.
איך הוכיח הארווי שהדם בורידים זורם בכיוון אחד?
הארווי הראה שבורידים יש קפלי רקמה דקים הפועלים כמסתמים וחוסמים זרימה לאחור. בניסוי על הזרוע, וריד שרוקן מדם נשאר ריק כל עוד נלחץ בצד הקרוב ללב, ומילא מיד כשנלחץ רק בצד הרחוק ממנו.
איך החישוב של הארווי הראה שהדם חייב לזרום במעגל סגור?
הארווי חישב שהלב מוציא כ-4.9 ליטרים של דם בדקה, כלומר יותר מ-7,000 ליטרים ביום. הגוף אינו יכול לייצר כמות כזו מחדש, ולכן אותו דם חייב לחזור ולזרום שוב במעגל.
איך אושרה סופית השערתו של הארווי?
נותרה שאלה אחת פתוחה: איך הדם עובר מהעורקים לורידים. התשובה הגיעה רק לאחר שהמיקרוסקופים השתכללו, כאשר החוקר האיטלקי מרצ'לו מלפיגי זיהה את הנימים, כלי הדם הזעירים המחברים ביניהם.