जॉन मेयो (John Mayow) (१६४१-१६७९) यानं ऑक्सफर्डमध्येच शिक्षण घेतलं आणि पुढे तो १६६६ मध्ये बॉइलच्या हाताखाली काम करायला लागला. त्यानं त्याच्या आधी सगळ्यांनी केलेल्या कामाचा अभ्यास करून संपूर्ण श्वसन कसं चालतं यावरचं सगळं संशोधन एकत्र करून श्वसनाची संपूर्ण प्रक्रिया कशी चालते हे समजावून सांगितलं.हे समजावण्यासाठी मेयो एक प्रयोग करून दाखवायचा.खोलगट ताटलीसारख्या भांड्यात तो आधी पाणी घ्यायचा.त्यात तो एक मेणबत्ती पेटवून उभी करून ठेवायचा किंवा कधीकधी एखादा लहानसा प्राणीही ठेवायचा.आता त्या मेणबत्तीवर किंवा प्राण्यावर तो एककाचा ग्लास उपडा ठेवायचा.अर्थातच, थोड्या वेळानं त्यातली मेणबत्ती विझून जायची किंवा प्राणी ठेवला असेल तर तो मरून जायचा.
आणि ग्लासमध्ये असलेल्या पाण्याची पातळी थोडीशी वाढायची.
शिवाय,मेणबत्ती विझल्यानंतर किंवा तो प्राणी मेल्यानंतरही त्या ग्लासमध्ये बरीचशी हवा अजूनही शिल्लक असायची.यावरून त्यानं असा निष्कर्ष काढला की हवेमध्ये ज्वलनाला आणि जीवनाला आवश्यक असे काही कण असतात की जे हवेतून वेगळे होऊन रक्तात मिसळले जातात आणि हे काम फुफ्फुसं करतात.
आणि हेच श्वसनाचं (रेस्पिरेशनचं) काम असावं.त्याला त्यानं हवेतले क्षार (एरियल सॉल्ट्स) असं नावही दिलं होतं. आणि हवेचा काही भाग कमी झाल्यामुळे ती जागा पाण्यानं घेतली होती,म्हणूनच पाण्याची पातळी वाढली होती.आता मेयो खरं तर ऑक्सिजनच्या शोधाच्या जवळ आला होता आणि तेवढ्यात त्यानं संशोधन सोडून दिलं आणि तो वैद्यकीय व्यवसायाकडे वळला.
या काळात प्रयोग आणि निरीक्षणं करून मग निष्कर्ष काढण्यावर अजून कोणी भर दिला असेल तर तो जोसेफ ब्लॅकनं (१७२८-१७९९).त्या काळच्या रीतीप्रमाणे भाषा आणि तत्त्वज्ञान हे आधी शिकावे लागत आणि मग आपल्याला हवे ते विषय शिकता येत.त्यानुसार भाषा,तत्त्वज्ञान आणि वैद्यकशास्त्र शिकल्यानंतर तो रसायनशास्त्राकडे वळला.
जगातला पहिला रेफ्रीजरेटर बनवणारा 'कलन' हा त्याला रसायनशास्त्र शिकवे.त्यानंतर ब्लॅकनं हेल्मोंटनं आधीच शोधून काढलेल्या कार्बन डाय ऑक्साइडचा अभ्यास केला.हवा ही कार्बन डाय ऑक्साइडसकट अनेक वायूंचं मिश्रण असल्याचंही त्यानं ताडलं.आपण श्वास सोडताना कार्बन डाय ऑक्साइड सोडतो आणि या वायूत धरल्यास ज्योत जळू शकत नाही,हेही ब्लॅकनंच १७५० च्या दशकात मांडलं.ब्लॅक खूपच सुंदर शिकवे. शिकवताना तो प्रयोग करून दाखवत असे.त्यामुळे त्याची लेक्चर्सही विद्यार्थ्यांना मेजवानीच असायची.
सतराव्या शतकाच्या शेवटी फ्लॉजिस्टॉनची काहीशी विचित्रच थिअरी प्रसिद्ध होती.कोणत्याही जळणाऱ्या पदार्थात 'फ्लॉजिस्टॉन' असतं,असं ही थिअरी सांगत होती.
पदार्थ जळायला लागला की त्यातून फ्लॉजिस्टॉन बाहेर पडतं आणि हवा ते शोषून घेते.मग बंद डब्यात किंवा खोलीत एखादी ज्योत का विझते असं विचारल्यावर बंद खोलीत
ल्या हवेची फ्लॉजिस्टॉन शोषून घेण्याची क्षमता अपुरी पडते असंही थिअरी समर्थन करत होती.
ऑक्सिजनचा शोध अठराव्या शतकात खरं तर जोसेफ प्रिस्टलेनं (१७३३-१८०४) लावला. १७७४ मध्ये त्यानं पारा तापवल्यानंतर त्यातून कोणता तरी वेगळाच वायू बाहेर निघाला,तो त्यानं एका भांड्यात गोळा केला.त्यातून त्या वायूमुळे मेणबत्ती जोमानं जळत असलेली आणि हवा काढून घेतलेल्या खोलीतल्या प्राण्यालाही या नव्या वायूनं जीवन मिळाल्यासारखं होतं हे त्यानं पाहिलं.या वायूला त्यानं 'डीफ्लॉजिलेटेड एअर'असं नाव दिलं.
त्यानंतर प्रिस्टले रसायनशास्त्रात फारच मोठी कामगिरी बजावणार होता,पण त्या आधी त्यानं विजेचा इन्व्हर्स स्क्वेअर लॉ हा महत्त्वाचा नियम मांडला होता.तो आपल्या नोट्स पेन्सिलनं काढत असे.त्या काळी पेन्सिलनं लिहिलेलं खोडण्यासाठी शिळ्या पावाचा तुकडा वापरत होते. एकदा पावाऐवजी त्यानं चुकून शेजारीच पडलेल्या रबराच्या चेंडूनंच खोडलं तर काय आश्चर्य,ते जास्त स्वच्छ खोडलं गेलं.त्यातून जाता जाता त्यानं खोडरबरचा शोध लावला ! शिवाय,त्यानं कार्बन डाय ऑक्साइड पाण्यात मिसळून सोडा वॉटरही तयार केलं होतं.असे त्याचे सगळे उद्योग चालू असताना तो एकदा पॅरिसमध्ये अँटोनी लेव्हायजेला भेटला आणि जेवताना गप्पा मारताना सहजच त्यानं आपणही 'डीफ्लॉजिलेटेड' एअर वेगळी केली असल्याचं सांगितलं.
पण लिव्हायजेनं ही फ्लॉजिस्टॉनची थिअरी मान्य तर केली नाहीच,पण याशिवाय त्यानं हवा हीच
'व्हायटल एअर' आणि 'अझोट' (म्हणजे फ्रेंचमध्ये जीवन नसलेली) या घटकांची बनलेली असते असं मत मांडलं.
त्यातल्या 'व्हायटल एअर'ला त्यानं 'ऑक्सिजन' म्हणजे आम्ल तयार करणारी आणि 'अझोटला', 'नायट्रोजन' म्हणजे 'जीवन नसलेली' असं नाव दिलं होतं. (हे फ्रेंच अर्थ आहेत.)
लेव्हायजेनं माणूस श्वसन करतो म्हणजे एक वायू आत घेतो आणि दुसरा बाहेर सोडतो हे अनेक प्रयोग करून पडताळून पाहिलं होतं.
त्याच वर्षी १७९४ मध्ये फ्रेंच राज्यक्रांतीला विरोध केल्यामुळे प्रिस्टलेला अंगावरच्या कपड्यांनिशी पेनिन्सिल्व्हिह्याला जावं लागलं आणि लेव्हायजेला त्याच्या पूर्वीच्या राज्यात अमानुषपणे कर गोळा करण्याच्या कामामुळे गिलोटिनवर जावं लागलं !
कोणताही सजीव हवा आत घेतो आणि बाहेर सोडतो त्या श्वसनप्रक्रियेला वैज्ञानिक भाषेत 'रेस्पिरेशन' म्हणतात.
सजीवाच्या शरीरातली प्रत्येक पेशी ही वायूंची देवाणघेवाण करते त्या प्रक्रियेलाही 'रेस्पिरेशन' म्हणतात.प्रत्येक सजीवाला अन्नातून ऊर्जा मिळते.अन्नाची जेव्हा ऑक्सिजनबरोबर रासायनिक क्रिया होते (ऑक्सिडेशन) तेव्हाच त्या अन्नातली ऊर्जा वापरण्यासाठी उपलब्ध होते आणि ऊर्जा वापरल्यावर सजीवाच्या शरीरात कार्बन डाय ऑक्साइड तयार होतो आणि हा कार्बन डाय ऑक्साइड श्वसनाद्वारे बाहेर टाकला जातो.थोडक्यात,रेस्पिरेशन म्हणजे कोणताही सजीव आणि त्याच्या भोवतालच्या वातावरणात होणारी वायूंची देवाणघेवाणच असते.
प्रत्येक प्राण्यात ही प्रक्रिया वेगवेगळ्या त-हेनं होते. काही प्राणी त्वचेद्वारे श्वसन करतात.तर काही प्राणी पाण्यातला ऑक्सिजन शोषून घेतात.काही प्राण्यांना फुफ्फुसं असतात,तर काही प्राण्यांना गिल्स म्हणजे कल्ले असतात.काही प्राणी आपल्या त्वचेद्वारे श्वसन करतात.त्यांना 'क्युटेनिअस रेस्पिरेशन' म्हणतात.हे श्वसन पाण्यात राहणाऱ्या स्पाँजेससारख्या प्राण्यांमध्ये होतं.पाण्याचा प्रवाह जितका वेगवान आणि थंड, तितका त्या पाण्यात विरघळलेला ऑक्सिजन जास्त असतो. त्यामुळे थंड आणि प्रवाही पाण्यात राहणं जलचरांना सोपं जातं. पाण्यात राहणारे फ्लॅटवर्क्स आपल्या त्वचेनं श्वसन करतात. त्यांच्या शरीरात हा ऑक्सिजन वाहून नेणारी सर्क्युलेटरी सिस्टिमही नसते.
बऱ्याचशा प्रकारचे बेडूक आपल्या त्वचेनं श्वसन करतात,पण बेडकांमध्ये फुफ्फुसंही असतात.आता तर आपल्याला बॉर्बियन या फुफ्फुसाशिवायचा (लंगलेस)बेडकाची जात सापडली आहे.ते थंड पाण्याच्या प्रवाहात राहतात.उभयचर प्राण्यांनी (अँफिबियन) जवळपास ३० कोटी वर्षांपूर्वी खरी फुफ्फुसं निर्माण केली असं उत्क्रांतीचा अभ्यास करणारे वैज्ञानिक सांगतात.
कीटकांसारख्या जमिनीवर राहणाऱ्या इनव्हर्टिब्रेट्स (अपृष्ठवंशीय प्राणी) मध्ये संपूर्ण शरीरातच हवा वाहून नेणाऱ्या नलिकांचं जाळं असतं आणि या नलिका शरीरातल्या लहान लहान छिद्रांमध्ये उघडतात.त्यांना स्पायरॅकल्स म्हणतात.हे श्वसन त्या प्राण्यांच्या हालचालीनुसार आणि हवेच्या प्रवाहानुसार डिफ्युजनद्वारे होत असतं.आपल्या शरीरात येणाऱ्या आणि बाहेर जाणाऱ्या हवेवर या प्राण्यांचा काहीही ताबा नसतो.बऱ्याचशा कोळ्यांमध्ये (स्पायडर्समध्ये) पुस्तकाच्या एकावर एक ठेवलेल्या पानांप्रमाणे लंग्ज असतात.त्यात हवेतला ऑक्सिजन आपोआप डिफ्युज होऊ शकतो.अशी स्पायरॅकल्स कीटकांच्या अळ्यांच्या शरीराच्या डाव्या आणि उजव्या बाजूंवर स्पष्टपणे पाहायला मिळतात.ही स्पायरॅकल्स गरज पडेल तशी चालू किंवा बंद होऊ शकतात.त्यामुळे त्यांच्या शरीरातून पाणी बाहेर जात नाही.
कल्ल्यांनी होणारं श्वसन…!
पाण्यात राहणाऱ्या प्राण्यांच्या शरीरामध्ये वायूंची देवाण-घेवाण होण्यासाठी गील्स म्हणजेच कल्ले असतात.लंग फिश याला अपवाद आहे.गील्समध्ये जास्तीतजास्त ऑक्सिजन शोषून घेऊन कार्बन डाय ऑक्साइड बाहेर टाकण्यासाठी अनेक शाखांनी बनलेल्या पृष्ठभागासारख्या रचना असतात.काही प्राण्यांमध्ये वल्ह्यांसारखे फिन्सही असतात.तेही गील्ससारखंच काम करतात.माशांमध्ये गील्स हे श्वसनाचं आणि उत्सर्जनाचं अशी दोन्ही कामं करणारे अवयव असतात.काही जलचरांमध्ये एक्सटर्नल गिल्स असतात तर काहींमध्ये इंटर्नल गिल्स असतात. एक्सटर्नल गिल्समध्ये या गिल्समधून पाणी आत शिरतं आणि त्यातला ऑक्सिजन शोषला गेला की कार्बन डाय ऑक्साइड पुन्हा गिल्समधूनच बाहेर टाकला जातो.तर इंटर्नल गिल्समधून जलचर तोंडावाटे पाणी आत घेतात आणि त्यातला ऑक्सिजन वापरून झाल्यानंतर ते पाणी गिल्सद्वारे बाहेर टाकतात असा वन-वे प्रवास असतो.तर व्हर्टिब्रेट (पृष्ठवंशी) प्राण्यांमध्ये फुफ्फुसावाटे ऑक्सिजन घेतला जातो.
साधारणपणे,व्हर्टिब्रेट्समध्ये हृदयाच्या दोन्ही बाजूंना दोन लंग्ज असतात.त्यांना विंड पाइप (ट्रकिया),रेस्पिरेटरी स्नायू आणि डायफ्रेंमचा पडदा असे अवयव असतात.
तर प्रोटोझुआसारखे एकपेशीय प्राणी आपल्या सगळ्या शरीरावरूनच श्वसन करतात. तर अळ्यांसारखे असणारे पाण्यातले प्राणी आपलं शरीर लांब आणि सपाट करतात आणि आपल्या त्वचेद्वारे श्वसन करतात.तर स्पाँजेससारखे सच्छिद्र प्राणी चक्क पाण्याच्या लाटेवर अवलंबून असतात.लाटेच्या प्रवाहानं त्यांच्या शरीरात पाणी येत- जात राहतं आणि त्यातून ते श्वसन करतात.या प्राण्यांच्या श्वसनाच्या पेशी त्यांच्या त्वचेलगतच असतात.
आता एकोणिसाव्या शतकात ऑक्सिजनचा शोध लागून शंभर वर्षं झाल्यानंतर माणसाला श्वसनाबद्दल असलेलं ज्ञान असं होतं श्वसनाद्वारे माणूस ऑक्सिजन शरीराच्या आत घेतो.माणसाला जगण्यासाठी ऑक्सिजन गरजेचा असतो.फुफ्फुसातल्या हवेच्या लहान लहान पिशव्यांमधून म्हणजेच वायुकोशांतून (अल्व्हिओलायमधून) ऑक्सिजन रक्तनलिकांमध्ये (कॅपिलरीजमध्ये) येतो.आणि तिथून तो शरीरात वापरला जातो.पेशीच्या पातळीवर हे वायूचं देवाणघेवाणच असतं.पण आता माणूस आपोआप श्वास घेत राहतो की श्वास घेण्यासाठी त्याला काही शक्ती वापरावी लागते हे शोधायचं होतं.माणूस आपोआप श्वास घेत असेल तर हवेतला ऑक्सिजन आपोआपच फुफ्फुसात येऊन रक्तात मिसळायला हवा.म्हणजेच पेशीच्या पातळीवरही आपोआप होणारी देवाण-घेवाण असेल.यालाच पॅसिव्ह डिफ्युजन म्हणतात.पण जर श्वासोच्छ्वास करताना माणसाला काही ऊर्जा खर्च करावी लागत असेल तर ते पेशीच्या पातळीवर ॲक्टिव्ह ट्रान्सपोर्ट असेल.शेवटी हे ऑक्सिजनचं ॲक्टिव्ह ट्रान्सपोर्टेशन होतं की पॅसिव्ह डिफ्युजन होतं हे शोधायचं होतं.ख्रिश्चन बोहर (Christian Bohr) यानं ऑक्सिजनचं फुफ्फुसातून रक्तात ॲक्टिव्ह 'सिक्रिशन' (स्रवण) होतं असं सांगितलं होतं.त्यानंतर त्यानं आपल्या हाताखाली असलेल्या ऑगस्ट क्रोग (August Krogh) या तरुण फिजिओलॉजिस्टला या 'ऑक्सिजन सिक्रिशन'वर अजून संशोधन करायला सांगितलं.त्यानं आपली बायको मेरी (Marie Krogh) हिलाही या संशोधनामध्ये घेतलं आणि त्यातून त्यांनी ऑक्सिजनचं 'ॲक्टिव्ह ट्रान्सपोर्टेशन' होत नसून 'पॅसिव्ह डिफ्युजन' होतं असा शेवटी निष्कर्ष काढला.
या सगळ्या प्रयोगांमधून माणसानं आपल्याला सुरुवातीला प्रचंड गूढ वाटणारं श्वासोच्छ्वासाचं कोडं अथक प्रयत्नांतून अखेर सोडवलं होतं.पण तरीही अजूनही फुफ्फुस आणि हृदय यांना होणाऱ्या विकारांबद्दल फारसं संशोधन करता येत नव्हतं.कारण कोणत्याही विकारांचा आणि शरीरात झालेल्या बिघाडांचा अभ्यास करायचा म्हटला तर त्यासाठी मृत शरीराचं विच्छेदन (डिसेक्शन) करणं आवश्यक होतं. पण हृदय किंवा फुफ्फुस यांचा अभ्यास मृत शरीराचं विच्छेदन करून करणं शक्य नव्हतं.कारण माणूस मरतो तेव्हा त्याचं हृदय आणि श्वसन थांबलेलं असतं.मग अभ्यास तरी कसा करणार ? थोडक्यात,हा अभ्यास जिवंत माणसांवरच करणं आवश्यक होतं.त्यासाठी हृदयाच्या ठोक्यांचा आणि फुफ्फुस वर-खाली होण्याचा आवाज ऐकावा लागणार होता.ही अडचण रेने लेनेस (Rene Laennec) (१७८१-१८२६) या अतिशय दयाळू फ्रेंच डॉक्टरच्या लक्षात आली.तो फुफ्फुसांचा तज्ज्ञ होता.
पुरुषांच्या छातीवर आपला कान टेकवून आवाज ऐकणं त्याला सहज शक्य होतं,पण जेव्हा जाडजूड बायका तपासायला यायच्या तेव्हा मात्र त्याची पंचाईत व्हायची.त्यानं लहान मुलांना मोकळ्या पाइपमधून कानगोष्टी खेळताना पाहिलं होतं.शिवाय, तो चांगला बासरीही वाजवायचा.त्यातून त्याला छातीचा आणि फुफ्फुसांचा आवाज ऐकण्यासाठी लाकडी पाइपसारखं उपकरण करायची युक्ती सुचली.त्यानं तसं उपकरण तयारही केलं आणि ते खूप यशस्वीही झालं. त्याला त्यानं सुरुवातीला याला 'ला सिलिंड्रा' म्हणजे पोकळ पाइप असं नाव दिलं होतं.त्यातून त्यानं फुफ्फुसाच्या अनेक आजारांचं निदान केलं.त्यामुळे त्याला फुफ्फुसाच्या रोगांच्या इलाजाचा म्हणजेच 'पल्मनॉलॉजी'चा (pulmonology) फादर असं म्हणतात आणि त्यानं तयार केलेलं उपकरण आजही सगळेच डॉक्टर्स स्टेथॉस्कोप म्हणून वापरतात !
०२.१२.२४ या लेखातील शेवटचा भाग….!