Video

Transkripce

Dovnitř a ven, dovnitř a ven.

Zůstat naživu znamená dělat věci. V tuto chvíli vaše buňky spalují molekuly glukózy s kyslíkem,

aby uvolnily energii, což vás udrží naživu po další vzácný okamžik.

Aby se kyslík dostal do vašich buněk, které dýcháte.

Dýchání je odpovědí na velmi těžký problém: Jak získáte zdroje, které vaše buňky potřebují k přežití,

zvenčí, dovnitř svých buněk? Každý živý tvor musí tento problém vyřešit

a řešení se překvapivě liší v závislosti na jednom z nejdůležitějších regulátorů života:

velikosti.

Jak jsme diskutovali v jiných videích:

V různých měřítcích mají fyzikální zákony vesmíru různé důsledky pro jeho obyvatele.

Na jednoduchých věcech, jako je teplota, mikrogravitace nebo povrchové napětí, vám nemusí záležet nebo být smrtelným nebezpečím

• podle toho, jak jste velcí.

Živé věci potřebují spoustu různých materiálů, aby se udrželi v chodu.

A nějak je potřebují transportovat zvenčí dovnitř.

To byl obrovský problém pro první věci na pokraji života, protože dělat cokoli v našem vesmíru vyžaduje energii.

A první živé bytosti na Zemi neměly dostatek nástrojů a technik,

které má život dnes po miliardách let evoluce.

Na samém začátku tedy život potřeboval najít způsob, jak dostat dobré věci dovnitř

a špatné věci mimo sebe bez použití energie.

Naštěstí byly první formy života velmi, velmi malé.

A protože byli tak malí, mohli používat bezplatnou formu dopravy,

která byla založena na fyzikálním zákoně zvaném difúze.

Difúze je pravidlem vesmíru, že molekuly, zejména v kapalinách nebo plynech,

se neustále pohybují všemi směry.

A protože se pohybují a narážejí do sebe a do dalších molekul, mají tendenci se šířit.

Například pokud hodíte kostku cukru do vody, pak je na jednom místě hodně cukru

a na jiném místě žádný.

Když se molekuly cukru rozpustí ve vodě, začnou náhodně narážet na molekuly vody

a další molekuly cukru.

Pomalu se všechny molekuly cukru rozšíří a vytvoří několik fází různých koncentrací.

Tyto náhodné pohyby pokračují donekonečna, dokud se cukr v určitém okamžiku nerozloží

rovnoměrně ve vodě.

Na difúzi je skvělé, že život ji může používat zdarma, nevyžaduje energii.

A život miluje věci zdarma. Celý život na Zemi tedy závisí na šíření.

Podívejme se na nejmenší živou bytost na Zemi, bakterii. Konkrétně jeho povrchy.

Buněčné membrány umožňují difúzi určitých molekul.

Tato specifická bakterie spotřebovává kyslík k životu, zatímco uvnitř se vytváří oxid uhličitý

jako odpadní produkt.

Takže uvnitř bakterie není mnoho kyslíku, ale hodně oxidu uhličitého.

Kvůli difúzi se tyto molekuly nakonec rovnoměrně rozšíří, takže oxid uhličitý difunduje ven,

zatímco kyslík je neustále doplňován zvenčí.

Ale tento druh „dýchání“ funguje pouze pro velmi malý svět.

Pro bakterie, amébu nebo vaše buňky a několik velmi malých zvířat.

Například hmyz má jemnou síť průdušnice, tunely s tlakovým spádem,

kde může vzduch velmi pomalu difundovat a vyměňovat si plyny s buňkami hmyzu.

Zdá se však, že i hmyz si může zkrátit průdušnici

a alespoň někteří dokonce mají specializované dýchací orgány, jako jsou průduchy a vzduchové vaky.

V určitých měřítcích je difúze příliš pomalá na to, aby udržovala buňky naživu.

Zásadním problémem je, že k výměně s prostředím může docházet pouze na povrchu

a difúze materiálů může vydržet jen určité množství uvnitř.

Drobné živé věci mají jen trochu vnitřku nebo objemu a spoustu vnější

nebo povrchové plochy.

Ale co kdybychom chtěli vytvořit bakterii o velikosti modré velryby

a mít velmi pohodlný zvětšovací stroj?

Zákon o čtvercových krychlích by nás bohužel pokazil.

Stručně řečeno to znamená, že pokud uděláte něco desetkrát většího,

jeho vnější nebo povrchový povrch by narostl o 100, ale jeho vnitřek nebo objem by se zvětšil 1000krát.

Porovnáme-li bakterii Pseudomonas aeruginosa s modrou velrybou,

zjistíme, že tato bakterie má 10 000 000krát větší plochu ve srovnání s jejím objemem než velryba.

Bakterie má mnoho vnějších stran, zatímco velryba má spoustu vnitřních stran.

Pokud vyrobíme bakterii o velikosti velryby - naše obří bakterie mají nyní příliš mnoho vnitřností

a většina jejího vnitřku je nyní velmi daleko od jejího povrchu.

Kyslík, který naše bakterie potřebuje, by se nikdy nedostal dovnitř, než by mu došlo kyslík.

Naše obří bakterie prostě zemře. Přesto být větší má mnoho vzhůru.

Od těžšího snědení po snazší stravování ostatních.

Velikost buněk je však omezena vzdáleností kyslíku a živin, které mohou účinně difundovat,

aby poskytly uvnitř dostatek zdrojů.

Život se tedy tomuto problému vyhnul vytvořením mnohobuněčných struktur -

bytostí složených z mnoha buněk místo jedné.

Protože difúze funguje lépe, pokud máte mnoho malých jednotek místo jedné mnohem větší.

Postupem času začali mobilní kamarádi sdílet práci a specializovat se.

Některé buňky se soustředily na snímání prostředí, jiné na trávení, jiné na pohyb.

Ale to stále nestačilo.

Problém difúze a produkce povrchu a energie přetrvával,

což omezovalo velikost, jaké by tyto první mnohobuněčné formy života mohly dosáhnout.

Aby se život stal ještě větším,

život vyřešil problém difúze tím, že měl díry a jeskyně a tunely a složil se do sebe,

takže k difúzi mohlo snadno dojít v každé z buněk.

Vezměte si: To, co považujete za svou vnější stránku, svou pokožku, má plochu asi 2 metry čtvereční.

Ale vaše plíce mají povrch asi 70 metrů čtverečních.

Nejsou jako balónky, jsou to spíše jako houby naplněné mnoha pevně zabalenými malými balónky,

obklopené krevními cévami.

Když se nadechnete, všechny tyto malé balónky se naplní čerstvým vzduchem.

Krev naplněná CO2 je čerpána kolem balónků.

A pak se stane kouzlo šíření.

Kyslík difunduje do krve, kde je absorbován červenými krvinkami.

A CO2 difunduje z krve a do vašich plic, kde jej lze znovu vydechnout.

Vaše krev pak přenáší krev bohatou na kyslík do nejvzdálenějších koutů těla

a sbírá odpad CO2.

Difúze v těle je účinná přibližně jeden milimetr,

takže každá buňka v těle je vzdálena nejvýše jeden milimetr od cévy.

Středně velká zvířata, jako jste vy, potřebují hodně krevních cév, aby se dostaly do každé buňky v těle.

Vaše tělo má přibližně 100 000 kilometrů kapilár,

nejmenší z vašich krevních cév, s povrchovou plochou přibližně 1 000 metrů čtverečních.

To platí pro všechny vaše části, které chtějí něco vyměnit s vnějším světem.

Vaše tělo potřebuje povrchy, aby mohlo přijímat živiny z potravy,

takže vaše střevo má plochu poloviny badmintonového kurtu, zhruba 40 metrů čtverečních.

Čím větší jste, tím více skrytých povrchů potřebujete.

Vezměte strom. Způsob, jak zůstat naživu, je vytvářet cukr ze vzduchu a slunečního světla.

Potřebuje tedy co největší plochu.

Oranžový strom se dvěma tisíci listy má listovou plochu 200 metrů čtverečních.

Ale povrch uvnitř listů, kde ve skutečnosti dochází k difúzi, je 6000 metrů čtverečních.

To samé s kořeny, kde voda difunduje z půdy do nespočetných drobných chloupků, které

maximalizují povrch.

Kořeny jednoho metru čtverečního trávy tvoří až asi 350 metrů čtverečních povrchu!

Podíváme-li se na dechberoucí rozmanitost života na této planetě, vypadá to, že je všechno úplně jiné.

A to je.

Ale některé základní principy jsou pro všechny stejné a po miliardy let se významně nezměnily,

když se podíváme na to velmi malé nebo velmi velké:

Odpad jde ven a přichází čerstvé palivo. Velká zvířata potřebují hodně komplexu instalatérské práce, aby to bylo možné.

Čerstvé palivo je něco, co můžeme občas všichni použít, zejména pro naši kreativitu.

Vše, co opravdu potřebujete, je vyzkoušet něco nového a máme perfektní příležitost, jak začít:

Navázali jsme partnerství se společností Skillshare, online vzdělávací komunitou, která nabízí kurzy téměř jakýchkoli kreativních dovedností,

jako je design, ilustrace, animace, fotografie a vaření.

Mají tisíce kurzů od každé úrovně,

takže ať jste kdekoli právě teď, něco pro vás bude.

Možná byste se chtěli podívat například do zákulisí našich animací:

Vytvořili jsme několik kurzů Skillshare, které vás naučí, jak jsme animovali scény z našich videí

pomocí kurzů video lekcí a praktických projektů.

Nebo pokud byste se raději nejprve podívali na ilustraci, doporučujeme

Adobe Illustrator: Level Up Your Colors od Hayden Aube.

Ale to, co si vyberete jako první, na tom až tak nezáleží - důležitou součástí je začít,

pobavit se a nabrat novou inspiraci.

Neomezený přístup do všech tříd je pouze deset dolarů měsíčně s ročním prémiovým členstvím.

A prvních 1000 diváků kurzgesagt, kteří kliknou na odkaz v popisu, dostanou speciální odměnu:

Získáte bezplatnou zkušební verzi Skillshare Premium.

Pokud se chcete vymanit z rutiny zkoumáním nových dovedností a podporou kurzgesagt, vyzkoušejte to.

A máme ještě něco, aby vaše učební zkušenost byla opravdu dokonalá:

náš nový notebook Ocean Explorer!

Má krásné jiskřivé fóliové nápisy a uvnitř 4 ilustrované stránky s infografikou,

které vás vezmou na cestu pod mořem.

Perfektní společník pro všechny vaše potřeby psaní poznámek,

navržený a vyrobený s láskou od kurzgesagt merch birbs.

Děkuji za sledování!