Видео

Транскрипция

Вътре и навън, навътре и навън.

Да останеш жив е да правиш неща. На тази секунда вашите клетки изгарят молекулите на глюкозата с кислород, за

да направят енергията на разположение, което ви поддържа жив за още един ценен момент.

За да получите кислород до клетките си, дишате.

Дишането е отговор на много труден проблем: Как да получите ресурсите, необходими на вашите клетки, за да оцелеят,

отвън, във вътрешността на клетките ви? Всяко живо същество трябва да реши този проблем

и решението е изненадващо различно в зависимост от един от най-важните регулатори на живота:

размера.

Както обсъждахме в други видеоклипове:

В различни мащаби физическите закони на Вселената имат различни последици за нейните обитатели.

Простите неща като температура, микрогравитация или повърхностно напрежение може да не са от значение за вас или да представляват смъртоносна опасност

• в зависимост от това колко сте големи.

Живите същества се нуждаят от много различни материали, за да се поддържат.

И някак трябва да ги транспортират отвън навътре.

Това беше огромен проблем за първите неща, които са на ръба да бъдат живи, защото правенето на каквото и да било във нашата Вселена изисква енергия.

И първите живи същества на земята не разполагаха с изобилието от инструменти и техники,

които животът има днес след милиарди години еволюция.

Така че в самото начало животът трябваше да намери начин да получи добри неща вътре

и лоши неща извън себе си, без да използва енергия.

За щастие първите форми на живот бяха много, много малки.

И тъй като те бяха толкова малки, те успяха да използват безплатна форма на транспорт,

която се основаваше на физически закон, наречен дифузия.

Дифузията е правилото на Вселената, че молекулите, особено в течности или газове,

постоянно се движат във всички посоки.

И тъй като те се движат и се блъскат един в друг и други молекули, те са склонни да се разпространяват.

Например, ако пуснете захарно кубче във вода, тогава на едно място има много захар,

а на друго място няма.

Тъй като молекулите на захарта се разтварят във водата, те започват произволно да се блъскат във водните молекули

и други молекули на захарта.

Бавно всички захарни молекули ще се разпространят и ще образуват множество фази с различни концентрации.

Тези произволни движения продължават безкрайно, докато в даден момент захарта ще се разпредели

равномерно във водата.

Най-хубавото при дифузията е, че животът може да я използва безплатно, не изисква енергия.

И животът обича безплатните неща. Така че целият живот на земята разчита на дифузия.

Нека разгледаме най-малкото живо същество на земята, бактерията. По-конкретно неговите повърхности.

Клетъчните мембрани позволяват дифузия на определени молекули.

Тази специфична бактерия консумира кислород, за да живее, докато въглеродният диоксид се произвежда вътре

като отпадъчен продукт.

Така че вътре в бактерията няма много кислород, но много въглероден диоксид.

Поради дифузията тези молекули в крайна сметка ще се разпространят равномерно, така че въглеродният диоксид се дифузира,

докато кислородът постоянно се попълва отвън.

Но този вид „дишане“ работи само за много малкия свят.

За бактерии, амеба или вашите клетки и няколко много малки животни.

Насекомите например имат фина мрежа от трахея, тунели с градиент на налягането,

където въздухът много бавно може да дифузира и да обменя газове с клетките на насекомите.

Но дори насекомите изглежда са в състояние да свият трахеята си

и поне някои дори имат специализирани дихателни органи като спирали и въздушни чували.

В определени мащаби дифузията е твърде бавна, за да поддържа клетките живи.

Основният проблем е, че обменът с околната среда може да се случи само на повърхността,

а дифузията на материали може да поддържа само определено количество вътре.

Малките живи същества имат само малко отвътре, или обем, и много отвън,

или повърхност.

Но какво, ако искахме да създадем бактерия с размерите на син кит

и да имаме много удобна машина за уголемяване?

За съжаление ще бъдем объркани от закона за квадратните кубове.

Накратко това означава, че ако направите нещо десет пъти по-голямо,

външната му повърхност или повърхността му ще нарасне със 100, но вътрешността му или обемът ще се увеличи с 1000 пъти.

Ако сравним бактерията Pseudomonas aeruginosa със синия кит,

виждаме, че бактерията има 10 000 000 пъти повече повърхност спрямо обема си от кита.

Бактерията има много външни, докато китът има много вътрешни.

Ако направим бактерия с размерите на кит - нашата гигантска бактерия вече има твърде много вътрешности

и по-голямата част от вътрешността й вече е много далеч от повърхността си.

Кислородът, от който се нуждае нашата бактерия, никога няма да достигне вътре, преди да свърши кислородът.

Нашата гигантска бактерия просто ще умре. И все пак това, че си по-голям, има много положителни страни.

От това да бъдете по-трудни за ядене, за да улесните яденето на други.

Но размерът на клетките е ограничен от разстоянието кислород и хранителните вещества могат ефективно да се разпръснат, за

да осигурят отвътре достатъчно ресурси.

Така че животът е избегнал този проблем, като е образувал многоклетъчни структури -

Същества, съставени от много клетки вместо от една.

Тъй като дифузията работи по-добре, ако имате много малки единици вместо една много по-голяма.

С течение на времето клетъчните приятели започнаха да споделят работата си и да се специализират.

Някои клетки се концентрират върху усещането за околната среда, други върху храносмилането, трети върху движението.

Но това все още не беше достатъчно.

Проблемът с дифузията и производството на повърхност и енергия остава,

ограничавайки размера на тези първи многоклетъчни форми на живот.

Така че, за да стане още по-голям -

животът решава проблема с дифузията, като има дупки и пещери и тунели и като се сгъва в себе си,

така че дифузията може да се случи лесно във всяка една от клетките.

Вземете себе си: Това, което смятате за външна, за вашата кожа, е с площ около 2 квадратни метра.

Но белите ви дробове имат площ около 70 квадратни метра.

Те не са като балони, те са по-скоро като гъби, пълни с много плътно опаковани малки балони,

заобиколени от кръвоносни съдове.

Когато вдишвате, всички тези малки балони се пълнят с чист въздух.

Кръв, пълна с CO2, се изпомпва около балоните.

И тогава се случва магията на дифузията.

Кислородът се дифузира в кръвта, където се улавя от червените кръвни клетки.

И CO2 дифундира от кръвта в белите дробове, където може да бъде издишан отново.

След това кръвта ви пренася богата на кислород кръв в най-отдалечените ъгли на тялото ви

и поема отпадъците от CO2.

Дифузията в тялото е ефективна на около един милиметър,

така че всяка клетка в тялото ви е на най-много един милиметър от кръвоносен съд.

Така че средно големи животни като вас се нуждаят от много кръвоносни съдове, за да достигнат до всяка клетка в тялото.

Само тялото ви има около 100 000 километра капиляри,

най-малкият от кръвоносните ви съдове, с площ около 1000 квадратни метра.

Това важи за всички части от вас, които искат да обменят нещо с външния свят.

Вашето тяло се нуждае от повърхности, за да поеме хранителни вещества от вашата храна,

така че червата ви е с площ от половин корт за бадминтон, приблизително 40 квадратни метра.

Колкото по-големи сте, толкова повече скрити повърхности ви трябват.

Вземете дърво. Начинът му да остане жив е да създава захар от въздуха и слънчевата светлина.

Така че се нуждае от възможно най-голяма повърхност.

Портокалово дърво с две хиляди листа има листна повърхност от 200 квадратни метра.

Но повърхността вътре в листата, където действително се получава дифузия, е 6000 квадратни метра.

Същото е и с корените, където водата се дифузира от почвата в безброй мънички косми, които

увеличават максимално повърхността.

Корените на един квадратен метър трева достигат до около 350 квадратни метра повърхност!

Ако погледнем спиращото дъха разнообразие от живот на тази планета, изглежда, че всичко е доста различно.

И това е.

Но някои основни принципи са едни и същи за всички и не са се променили съществено в продължение на милиарди години,

ако погледнем съвсем малките или много много големите:

отпадъците излизат и навлизат прясно гориво. Големите животни просто се нуждаят от много сложни водопровод, за да стане възможно.

Прясното гориво е нещо, което всички можем да използваме от време на време, особено за нашето творчество.

Всичко, което наистина е необходимо, е да опитате нещо ново и ние имаме перфектната възможност да започнете:

Ние си партнирахме с Skillshare, онлайн общност за обучение, която предлага курсове за почти всякакви творчески умения,

като дизайн, илюстрация, анимация, фотография и готвене.

Те имат хиляди курсове, започващи от всяко ниво,

така че където и да се намирате в момента, ще има нещо за вас.

Може би искате да погледнете зад кулисите на нашите анимации например:

Направихме няколко класа Skillshare, които ви учат как анимирахме сцени от нашите видеоклипове

с видео уроци и практически проекти.

Или ако предпочитате първо да разгледате илюстрацията, препоръчваме

Adobe Illustrator: Level Up Your Colors от Hayden Aube.

Но това, което първо изберете, всъщност няма толкова голямо значение - важната част е да започнете,

да се позабавлявате и да получите ново вдъхновение.

Неограниченият достъп до всички класове е само десет долара на месец с годишна членска вноска.

И първите 1000 зрители на kurzgesagt, които щракнат върху връзката в описанието, получават специално удоволствие:

Ще получите безплатна пробна версия на Skillshare Premium.

Ако искате да излезете от своя коловоз, като изследвате ново умение и подкрепите kurzgesagt, опитайте.

И имаме още нещо, за да направим вашето учебно преживяване наистина перфектно:

новата ни тетрадка Ocean Explorer!

Той има красиви искрящи букви с фолио и 4 илюстрирани инфографични страници вътре,

които ви отвеждат на пътешествие под морето.

Перфектният спътник за всички ваши нужди за водене на бележки,

проектиран и произведен с любов от kurzgesagt merch birbs.

Благодаря ви, че гледахте!