علم وظائف الأعضاء

يعود أصل دراسة علم وظائف الأعضاء البشرية كمجال طبي إلى اليونان الكلاسيكية ، في عهد أبقراط (أواخر القرن الخامس قبل الميلاد). ^{[ 14 ]} وبعيدًا عن التقاليد الغربية، يمكن إعادة بناء أشكال مبكرة من علم وظائف الأعضاء أو التشريح على أنها كانت موجودة في نفس الفترة تقريبًا في الصين ، ^{[ 15 ]} والهند، ^{[ 16 ]} وأماكن أخرى. وقد تبنى أبقراط نظرية الأخلاط الأربعة، التي تتكون من أربعة مواد أساسية: التراب، والماء، والهواء، والنار. ولكل مادة منها خلطها الخاص: الصفراء السوداء، والبلغم، والدم، والصفراء، على التوالي. كما أشار أبقراط إلى بعض الروابط العاطفية بالأخلاط الأربعة، والتي توسع فيها جالينوس لاحقًا. وقد مثّل التفكير النقدي لأرسطو وتأكيده على العلاقة بين البنية والوظيفة بداية علم وظائف الأعضاء في اليونان القديمة . ومثل أبقراط ، تبنى أرسطو نظرية الأخلاط في الأمراض، والتي تتكون أيضًا من أربع صفات أساسية في الحياة: الحرارة، والبرودة، والرطوبة، والجفاف. ^{[ 17 ]} كان جالينوس ( حوالي 130-200 ميلادي  ) أول من استخدم التجارب لاستكشاف وظائف الجسم. وخلافًا لأبقراط، جادل جالينوس بأن اختلالات الأخلاط يمكن تحديدها في أعضاء معينة، بما في ذلك الجسم بأكمله. ^{[ 18 ]} كما استند جالينوس إلى فكرة أبقراط القائلة بأن العواطف مرتبطة أيضًا بالأخلاط، وأضاف مفهوم المزاج: فالمزاج الدموي مرتبط بالدم، والبلغمي مرتبط بالبلغم، والصفراء مرتبطة بالصفراء، والسوداء مرتبطة بالسوداء. ورأى جالينوس أيضًا أن جسم الإنسان يتكون من ثلاثة أنظمة مترابطة: الدماغ والأعصاب، المسؤولة عن الأفكار والأحاسيس؛ والقلب والشرايين، التي تمنح الحياة؛ والكبد والأوردة، التي تُعزى إليها التغذية والنمو. ^{[ 18 ]} وكان جالينوس أيضًا مؤسس علم وظائف الأعضاء التجريبي. ^{[ 19 ]} وعلى مدى الـ 1400 سنة التالية، كانت فسيولوجيا جالينوس أداة قوية ومؤثرة في الطب . ^{[ 18 ]}

أدخل الطبيب الفرنسي جان فيرنيل (1497-1558) مصطلح "علم وظائف الأعضاء". ^{[ 20 ]} يُنسب الفضل إلى جالينوس، وابن النفيس ، وميخائيل سيرفيتوس ، وريالدو كولومبو ، وأماتو لوسيتانو ، وويليام هارفي في اكتشافات مهمة حول الجهاز الدوري . ^{[ 21 ]} وكان سانتوريو أول من استخدم في العقد الثاني من القرن السابع عشر جهازًا لقياس معدل النبض ( النبضي )، ومقياس حرارة لقياس درجة الحرارة. ^{[ 22 ]}

في عام ١٧٩١، وصف لويجي غالفاني دور الكهرباء في أعصاب الضفادع المُشَرَّحة. وفي عام ١٨١١، درس سيزار جوليان جان ليغالوا التنفس في تشريح الحيوانات والإصابات، ووجد مركز التنفس في النخاع المستطيل . وفي العام نفسه، أنهى تشارلز بيل العمل على ما عُرف لاحقًا بقانون بيل-ماجندي ، الذي قارن الاختلافات الوظيفية بين الجذور الظهرية والبطنية للنخاع الشوكي . وفي عام ١٨٢٤، وصف فرانسوا ماجندي الجذور الحسية، وقدّم أول دليل على دور المخيخ في التوازن ، مُكملاً بذلك قانون بيل-ماجندي.

في عشرينيات القرن التاسع عشر، قدّم عالم وظائف الأعضاء الفرنسي هنري ميلن-إدواردز مفهوم التقسيم الفيزيولوجي للعمل، والذي أتاح "مقارنة ودراسة الكائنات الحية كما لو كانت آلات من صنع الإنسان". مستلهماً من أعمال آدم سميث ، كتب ميلن-إدواردز أن "جسم جميع الكائنات الحية، سواء كانت حيوانية أو نباتية، يشبه مصنعاً... حيث تعمل الأعضاء، التي تُشبه العمال، بلا انقطاع لإنتاج الظواهر التي تُشكّل حياة الفرد". وفي الكائنات الأكثر تمايزاً، يمكن توزيع العمل الوظيفي بين أدوات أو أنظمة مختلفة (أطلق عليها اسم " أجهزة "). ^{[ 23 ]}

في عام 1858، درس جوزيف ليستر أسباب تجلط الدم والالتهاب الناتج عن الإصابات السابقة والجروح الجراحية. ثم اكتشف لاحقاً المطهرات وطبقها في غرفة العمليات، مما أدى إلى انخفاض معدل الوفيات الناجمة عن الجراحة بشكل ملحوظ. ^{[ 24 ]}

تأسست الجمعية الفيزيولوجية في لندن عام 1876 كنادٍ لتناول الطعام. ^{[ 25 ]} أما الجمعية الفيزيولوجية الأمريكية (APS) فهي منظمة غير ربحية تأسست عام 1887. وتُعنى الجمعية بتعزيز التعليم والبحث العلمي ونشر المعلومات في العلوم الفيزيولوجية. ^{[ 26 ]}

في عام 1891، أجرى إيفان بافلوف بحثًا حول "الاستجابات الشرطية" التي تضمنت إنتاج لعاب الكلاب استجابةً للجرس والمحفزات البصرية. ^{[ 24 ]}

في القرن التاسع عشر، بدأت المعرفة الفيزيولوجية تتراكم بوتيرة متسارعة، لا سيما مع ظهور نظرية الخلية لماثياس شلايدن وثيودور شوان عام ١٨٣٨. ^{[ ٢٧ ]} وقد نصت هذه النظرية بشكل جذري على أن الكائنات الحية تتكون من وحدات تُسمى الخلايا. أدت اكتشافات كلود برنارد (١٨١٣-١٨٧٨) اللاحقة في نهاية المطاف إلى مفهومه عن البيئة الداخلية ( milieu interieur )، ^{[ ٢٨ ] [ ٢٩ ]} والذي تبناه لاحقًا عالم وظائف الأعضاء الأمريكي والتر ب. كانون عام ١٩٢٩ تحت مسمى " التوازن الداخلي " . ويقصد كانون بالتوازن الداخلي "الحفاظ على حالات مستقرة في الجسم والعمليات الفيزيولوجية التي تُنظم من خلالها". ^{[ ٣٠ ]} بعبارة أخرى، قدرة الجسم على تنظيم بيئته الداخلية. وكان ويليام بومونت أول أمريكي يستخدم التطبيق العملي لعلم وظائف الأعضاء.

قام علماء وظائف الأعضاء في القرن التاسع عشر مثل مايكل فوستر وماكس فيرفورن وألفريد بينيه ، استنادًا إلى أفكار هايكل ، بتطوير ما أصبح يُعرف باسم "علم وظائف الأعضاء العام"، وهو علم موحد للحياة قائم على وظائف الخلايا، ^{[ 23 ]} والذي أعيد تسميته لاحقًا في القرن العشرين باسم بيولوجيا الخلية . ^{[ 31 ]}

في القرن العشرين، ازداد اهتمام علماء الأحياء بكيفية عمل الكائنات الحية الأخرى غير الإنسان، مما أدى في نهاية المطاف إلى ظهور مجالي علم وظائف الأعضاء المقارن وعلم وظائف الأعضاء البيئية . ^{[ 32 ]} ومن أبرز الشخصيات في هذين المجالين كنوت شميدت-نيلسن وجورج بارثولوميو . ومؤخراً، أصبح علم وظائف الأعضاء التطوري تخصصاً فرعياً مستقلاً. ^{[ 33 ]}

في عام 1920، فاز أوغست كروغ بجائزة نوبل لاكتشافه كيفية تنظيم تدفق الدم في الشعيرات الدموية. ^{[ 24 ]}

في عام 1954، اكتشف أندرو هكسلي وهيو هكسلي، إلى جانب فريق البحث الخاص بهما، الخيوط المنزلقة في العضلات الهيكلية ، والمعروفة اليوم باسم نظرية الخيوط المنزلقة. ^{[ 24 ]}

شهدت الفترة الأخيرة نقاشات حادة حول حيوية علم وظائف الأعضاء كتخصص علمي (هل هو ميت أم حي؟). ^{[ 34 ] [ 35 ]} وإذا كان علم وظائف الأعضاء أقل بروزًا اليوم مما كان عليه خلال عصره الذهبي في القرن التاسع عشر، ^{[ 36 ]} فإن ذلك يعود في جزء كبير منه إلى أن هذا المجال قد انبثقت منه بعضٌ من أكثر مجالات العلوم البيولوجية نشاطًا اليوم، مثل علم الأعصاب ، وعلم الغدد الصماء ، وعلم المناعة . ^{[ 37 ]} علاوة على ذلك، لا يزال يُنظر إلى علم وظائف الأعضاء غالبًا على أنه تخصص تكاملي، قادر على تجميع البيانات الواردة من مختلف المجالات في إطار متماسك. ^{[ 35 ] [ 38 ] [ 39 ]}

في البداية، استُبعدت النساء إلى حد كبير من المشاركة الرسمية في أي جمعية فسيولوجية. فعلى سبيل المثال، تأسست الجمعية الفسيولوجية الأمريكية عام 1887، وكانت تضم في صفوفها الرجال فقط. ^{[ 40 ]} وفي عام 1902، انتخبت الجمعية الفسيولوجية الأمريكية إيدا هايد كأول عضوة فيها. ^{[ 41 ]} سعت هايد، بصفتها ممثلةً للجمعية الأمريكية للنساء الجامعيات ، وهي منظمة عالمية غير ربحية تُعنى بتعزيز المساواة بين الجنسين في التعليم، ^{[ 42 ]} إلى تعزيز المساواة بين الجنسين في جميع جوانب العلوم والطب.

بعد ذلك بوقت قصير، في عام 1913، اقترح جيه إس هالدين السماح للنساء بالانضمام رسميًا إلى الجمعية الفيزيولوجية ، التي تأسست عام 1876. ^{[ 43 ]} وفي 3 يوليو 1915، تم قبول ست نساء رسميًا: فلورنس بوكانان ، ووينفريد كوليس ، وروث سكيلتون ، وسارة سي إم سوتون ، وكونستانس ليثام تيري ، وإينيد إم ترايب . ^{[ 44 ]} واحتُفل بالذكرى المئوية لانتخاب النساء في عام 2015 بنشر كتاب "عالمات فيزيولوجيا: احتفالات الذكرى المئوية وما بعدها للجمعية الفيزيولوجية". ( ISBN 978-0-9933410-0-7)

ومن أبرز عالمات وظائف الأعضاء:

• بوديل شميدت نيلسن ، أول امرأة ترأس الجمعية الأمريكية لعلم وظائف الأعضاء في عام 1975. ^{[ 45 ]}
• حصلت جيرتي كوري ، ^{[ 46 ]} مع زوجها كارل كوري ، على جائزة نوبل في الطب أو علم وظائف الأعضاء عام 1947 لاكتشافهما شكل الجلوكوز المحتوي على الفوسفات المعروف باسم الجليكوجين ، بالإضافة إلى وظيفته ضمن آليات التمثيل الغذائي في حقيقيات النوى لإنتاج الطاقة. علاوة على ذلك، اكتشفا دورة كوري ، المعروفة أيضًا بدورة حمض اللاكتيك، ^{[ 47 ]} والتي تصف كيفية تحويل أنسجة العضلات للجليكوجين إلى حمض اللاكتيك عبر تخمير حمض اللاكتيك .
• حصلت باربرا مكلينتوك على جائزة نوبل في الطب أو علم وظائف الأعضاء عام 1983 لاكتشافها عملية الانتقال الجيني . وتُعدّ مكلينتوك المرأة الوحيدة التي فازت بجائزة نوبل منفردة. ^{[ 48 ]}
• حصلت جيرترود إليون ، ^{[ 49 ]} إلى جانب جورج هيتشينغز والسير جيمس بلاك ، على جائزة نوبل في الطب أو علم وظائف الأعضاء في عام 1988 لتطويرهم أدوية تستخدم في علاج العديد من الأمراض الرئيسية، مثل سرطان الدم ، وبعض اضطرابات المناعة الذاتية ، والنقرس ، والملاريا ، والهربس الفيروسي .
• حصلت ليندا بي. باك ، ^{[ 50 ]} إلى جانب ريتشارد أكسل ، على جائزة نوبل في علم وظائف الأعضاء أو الطب في عام 2004 لاكتشافهما مستقبلات الروائح والتنظيم المعقد للجهاز الشمي .
• حصلت فرانسواز باري سينوسي ، ^{[ 51 ]} إلى جانب لوك مونتانييه ، على جائزة نوبل في علم وظائف الأعضاء أو الطب في عام 2008 لعملهما على تحديد فيروس نقص المناعة البشرية (HIV)، وهو سبب متلازمة نقص المناعة المكتسب (الإيدز).
• حصلت إليزابيث بلاكبيرن ، ^{[ 52 ]} إلى جانب كارول دبليو. غريدر ^{[ 53 ]} وجاك دبليو. زوستاك ، على جائزة نوبل في الطب أو علم وظائف الأعضاء لعام 2009 لاكتشاف التركيب الجيني ووظيفة التيلوميرات والإنزيم المسمى تيلوميراز .