فيديو

نص

داخل وخارج ، داخل وخارج.

البقاء على قيد الحياة هو القيام بالأشياء. في هذه الثانية بالذات ، تقوم خلاياك بحرق جزيئات الجلوكوز بالأكسجين

لتوفير الطاقة ، مما يبقيك على قيد الحياة للحظة ثمينة أخرى.

لتوصيل الأكسجين إلى خلاياك التي تتنفسها.

التنفس هو إجابة لمشكلة صعبة للغاية: كيف تحصل على الموارد التي تحتاجها خلاياك للبقاء على قيد الحياة ،

من الخارج إلى داخل خلاياك؟ يجب على كل كائن حي أن يحل هذه المشكلة

والحل يختلف بشكل مفاجئ اعتمادًا على أحد أهم ضوابط الحياة:

الحجم.

كما ناقشنا في مقاطع فيديو أخرى:

على مستويات مختلفة ، للقوانين الفيزيائية للكون عواقب مختلفة على سكانه.

قد لا تهمك الأشياء البسيطة مثل درجة الحرارة أو الجاذبية الصغرى أو التوتر السطحي أو قد تكون خطرًا مميتًا

• اعتمادًا على حجمك.

تحتاج الكائنات الحية إلى الكثير من المواد المختلفة للحفاظ على استمرارها.

وهم يحتاجون بطريقة ما إلى نقلها من الخارج إلى الداخل.

كانت هذه مشكلة كبيرة للأشياء الأولى التي كانت على وشك البقاء على قيد الحياة ، لأن فعل أي شيء في كوننا يتطلب طاقة.

ولم يكن لدى الكائنات الحية الأولى على وجه الأرض وفرة من الأدوات والتقنيات المتاحة

التي تمتلكها الحياة اليوم بعد بلايين السنين من التطور.

لذلك في البداية ، كانت الحياة بحاجة إلى إيجاد طريقة للحصول على الأشياء الجيدة داخل

الأشياء السيئة خارجها دون استخدام الطاقة.

لحسن الحظ ، كانت أشكال الحياة الأولى صغيرة جدًا جدًا.

ولأنهم كانوا صغارًا جدًا ، فقد تمكنوا من استخدام وسيلة نقل حرة

تستند إلى قانون فيزيائي يسمى الانتشار.

الانتشار هو قاعدة الكون التي تنص على أن الجزيئات ، خاصة في السوائل أو الغازات ،

تتحرك باستمرار في جميع الاتجاهات.

ولأنهم يتحركون ويصطدمون ببعضهم البعض والجزيئات الأخرى ، فإنهم يميلون إلى الانتشار.

على سبيل المثال ، إذا أسقطت مكعبًا من السكر في الماء ، فهناك الكثير من السكر في مكان ما

وفي مكان آخر لا يوجد أي سكر .

عندما تذوب جزيئات السكر في الماء ، فإنها ستبدأ في الاصطدام بشكل عشوائي بجزيئات الماء وجزيئات

السكر الأخرى.

ستنتشر جميع جزيئات السكر ببطء وتشكل مراحل متعددة بتركيزات مختلفة.

تستمر هذه الحركات العشوائية إلى ما لا نهاية ، حتى ينتشر السكر

بالتساوي في الماء في وقت ما.

إن الشيء العظيم في الانتشار هو أن الحياة يمكن أن تستخدمها مجانًا ، فهي لا تتطلب طاقة.

والحياة تحب الأشياء الحرة. لذا فإن كل أشكال الحياة على الأرض تعتمد على الانتشار.

دعونا نلقي نظرة على أصغر كائن حي على وجه الأرض ، البكتيريا. على وجه التحديد سطوحها.

تسمح أغشية الخلايا بانتشار جزيئات معينة.

تستهلك هذه البكتيريا المحددة الأكسجين لتعيش ، بينما ينتج ثاني أكسيد الكربون في الداخل ،

كمنتج نفايات.

لذلك لا يوجد داخل البكتيريا الكثير من الأكسجين ، ولكن يوجد الكثير من ثاني أكسيد الكربون.

بسبب الانتشار ، ستنتشر هذه الجزيئات في النهاية بالتساوي ، وبالتالي ينتشر ثاني أكسيد الكربون ،

بينما يتجدد الأكسجين باستمرار من الخارج.

لكن هذا النوع من “التنفس” يصلح فقط للعالم الصغير جدًا.

للبكتيريا والأميبا أو خلاياك وبعض الحيوانات الصغيرة جدًا.

الحشرات على سبيل المثال لديها شبكة دقيقة من القصبة الهوائية ، وأنفاق ذات تدرج ضغط ،

حيث يمكن للهواء أن ينتشر ببطء شديد ويتبادل الغازات مع خلايا الحشرات.

ولكن حتى الحشرات تبدو قادرة على التعاقد مع القصبة الهوائية

، وبعضها على الأقل لديه أعضاء متخصصة في التنفس مثل الفتحات التنفسية وأكياس الهواء.

في نطاقات معينة ، يكون الانتشار بطيئًا جدًا لإبقاء الخلايا على قيد الحياة.

المشكلة الأساسية هي أن التبادل مع البيئة لا يمكن أن يحدث إلا على السطح

وأن انتشار المواد يمكن أن يحافظ فقط على قدر معين من الداخل.

الكائنات الحية الصغيرة لها القليل من الداخل ، أو الحجم والكثير من الخارج ،

أو السطح.

ولكن ماذا لو أردنا إنشاء بكتيريا بحجم الحوت الأزرق

وكان لدينا آلة تكبير مريحة للغاية؟

للأسف سنكون قد أفسدنا قانون المكعب المربع.

باختصار ، هذا يعني أنه إذا صنعت شيئًا أكبر بعشر مرات ،

فإن سطحه الخارجي أو سطحه سينمو بمقدار 100 لكن بداخله أو حجمه ينمو 1000 مرة.

إذا قارنا بكتيريا Pseudomonas aeruginosa بالحوت الأزرق ، فسنلاحظ

أن سطح هذه البكتيريا يزيد بمقدار 10000000 مرة عن حجم سطح الحوت.

تحتوي البكتيريا على الكثير من الجوانب الخارجية ، بينما يمتلك الحوت الكثير من الدواخل.

إذا صنعنا بكتيريا بحجم حوت - فإن بكتيريانا العملاقة لديها الآن الكثير من الدواخل

وأغلب ما بداخلها الآن بعيد جدًا عن سطحها.

لن يصل الأكسجين الذي تحتاجه البكتيريا إلى الداخل قبل أن ينفد الأكسجين.

ستموت بكتيريانا العملاقة. ومع ذلك ، فإن كونك أكبر له العديد من المكاسب.

من صعوبة الأكل إلى تسهيل أكل الآخرين.

لكن حجم الخلايا محدود بسبب المسافة التي يمكن أن ينتشر فيها الأكسجين والمغذيات بشكل فعال

لتزويد الداخل بالموارد الكافية.

لذلك تجنبت الحياة هذه المشكلة عن طريق تكوين هياكل متعددة الخلايا -

كائنات تتكون من خلايا عديدة بدلاً من خلية واحدة.

لأن الانتشار يعمل بشكل أفضل إذا كان لديك العديد من الوحدات الصغيرة بدلاً من وحدة أكبر بكثير.

بمرور الوقت ، بدأ رفاق الخلية في مشاركة العمل والتخصص.

ركزت بعض الخلايا على استشعار البيئة ، والبعض الآخر على الهضم ، والبعض الآخر على الحركة.

لكن هذا لا يزال غير كاف.

ظلت مشكلة الانتشار والسطحية وإنتاج الطاقة قائمة ،

مما يحد من الحجم الذي يمكن أن تصل إليه الأشكال الأولى متعددة الخلايا من الحياة.

ومن أجل أن تصبح أكبر -

حلت الحياة مشكلة الانتشار من خلال وجود ثقوب وكهوف وأنفاق ومن خلال الطي على نفسها ،

لذلك يمكن أن يحدث الانتشار بسهولة في كل خلية.

خذ نفسك: ما تعتبره بالخارج ، بشرتك ، تبلغ مساحته حوالي 2 متر مربع.

لكن مساحة سطح رئتيك حوالي 70 مترًا مربعًا.

إنها ليست مثل البالونات ، إنها أشبه بالإسفنج المملوء بالعديد من البالونات الصغيرة المعبأة بإحكام ،

وتحيط بها الأوعية الدموية.

عندما تتنفس ، تمتلئ كل هذه البالونات الصغيرة بالهواء النقي.

يتم ضخ الدم المملوء بثاني أكسيد الكربون حول البالونات.

ثم يحدث سحر الانتشار.

ينتشر الأكسجين في الدم حيث تلتقطه خلايا الدم الحمراء.

وينتشر ثاني أكسيد الكربون من الدم إلى رئتيك ، حيث يمكن استنشاقه مرة أخرى.

ثم يحمل دمك الدم الغني بالأكسجين إلى أبعد زوايا الجسم

ويلتقط نفايات ثاني أكسيد الكربون.

يكون الانتشار في الجسم فعّالاً عند حوالي مليمتر واحد ،

لذا فإن كل خلية في جسمك تبعد على الأكثر بمقدار ميل واحد عن الأوعية الدموية.

لذلك تحتاج الحيوانات متوسطة الحجم مثلك إلى الكثير من الأوعية الدموية لتصل إلى كل خلية في الجسم.

يمتلك جسمك حوالي 100000 كيلومتر من الشعيرات الدموية وحدها ،

وهي أصغر الأوعية الدموية ، وتبلغ مساحة سطحها حوالي 1000 متر مربع.

هذا صحيح بالنسبة لجميع الأجزاء التي ترغب في تبادل شيء ما مع العالم الخارجي.

يحتاج جسمك إلى أسطح لأخذ العناصر الغذائية من طعامك ،

لذلك تبلغ مساحة أمعائك نصف ملعب تنس الريشة ، أي حوالي 40 مترًا مربعًا.

كلما كنت أكبر ، كلما احتجت إلى المزيد من الأسطح المخفية.

خذ شجرة. طريقة البقاء على قيد الحياة هي إنتاج السكر من الهواء الرقيق وأشعة الشمس.

لذلك فهي تحتاج إلى أكبر مساحة ممكنة.

تبلغ مساحة شجرة البرتقال التي تحتوي على ألفي ورقة 200 متر مربع.

لكن السطح داخل الأوراق حيث يحدث الانتشار فعليًا هو 6000 متر مربع.

نفس الشيء مع الجذور ، حيث ينتشر الماء من التربة إلى عدد لا يحصى من الشعيرات الدقيقة التي

تزيد من مساحة السطح.

تضيف جذور المتر المربع من العشب حوالي 350 مترًا مربعًا من السطح!

إذا نظرنا إلى التنوع المذهل للحياة على هذا الكوكب ، يبدو أن كل شيء مختلف تمامًا.

و هو.

لكن بعض المبادئ الأساسية هي نفسها بالنسبة للجميع ولم تتغير بشكل ملحوظ لمليارات السنين ، إذا نظرنا إلى

الأشياء الصغيرة جدًا أو الكبيرة جدًا:

تخرج النفايات ويأتي الوقود الجديد. تحتاج الحيوانات الكبيرة فقط إلى الكثير من التعقيدات السباكة لجعل ذلك ممكنًا.

الوقود الطازج شيء يمكننا جميعًا استخدامه من وقت لآخر ، خاصة لإبداعنا.

كل ما يتطلبه الأمر حقًا هو تجربة شيء جديد ولدينا فرصة مثالية للبدء:

لقد عقدنا شراكة مع Skillshare ، وهو مجتمع تعليمي عبر الإنترنت يقدم دورات حول أي مهارة إبداعية تقريبًا ،

مثل التصميم والتوضيح والرسوم المتحركة والتصوير والطبخ.

لديهم الآلاف من الدورات التدريبية بدءًا من كل مستوى ،

لذا أينما كنت الآن سيكون هناك شيء ما لك.

ربما ترغب في إلقاء نظرة خلف كواليس الرسوم المتحركة لدينا على سبيل المثال:

لقد أنشأنا فصولاً في Skillshare تعلمك كيف نقوم بتحريك المشاهد من مقاطع الفيديو الخاصة بنا

مع دروس دروس الفيديو والمشاريع العملية.

أو إذا كنت تفضل النظر إلى الرسم التوضيحي أولاً ، فإننا نوصي باستخدام

Adobe Illustrator: Level Up Your Colors بواسطة Hayden Aube.

لكن ما تختاره أولاً لا يهم كثيرًا حقًا - الجزء المهم هو البدء

والاستمتاع ببعض المرح والحصول على إلهام جديد.

الوصول غير المحدود إلى جميع الفئات هو عشرة دولارات فقط شهريًا مع عضوية مميزة سنوية.

وأول 1000 من مشاهدي kurzgesagt ينقرون على الرابط في الوصف يحصلون على معاملة خاصة:

ستحصل على نسخة تجريبية مجانية من Skillshare Premium.

إذا كنت ترغب في الخروج من شبقك من خلال استكشاف مهارة جديدة ودعم kurzgesagt ، فجرّبها.

ولدينا شيء آخر لجعل تجربة التعلم الخاصة بك مثالية حقًا: جهاز

الكمبيوتر المحمول الجديد Ocean Explorer!

يحتوي على حروف رقيقة لامعة جميلة و 4 صفحات إنفوجرافيك مصورة بالداخل ،

تأخذك في رحلة تحت البحر.

الرفيق المثالي لجميع احتياجات تدوين الملاحظات ، تم

تصميمه وإنتاجه بحب من قبل kurzgesagt Merch birbs.

شكرا لمشاهدتك!