Βίντεο

Αποσπάσματα

Μέσα και έξω, μέσα και έξω.

Το να μένεις ζωντανός είναι να κάνεις πράγματα. Αυτό το δευτερόλεπτο, τα κύτταρα σας καίνε μόρια γλυκόζης με οξυγόνο

για να κάνουν διαθέσιμη ενέργεια, η οποία σας κρατά ζωντανό για μια άλλη πολύτιμη στιγμή.

Για να πάρετε το οξυγόνο στα κύτταρα σας αναπνέετε.

Η αναπνοή είναι μια απάντηση σε ένα πολύ δύσκολο πρόβλημα: Πώς παίρνετε τους πόρους που χρειάζονται τα κύτταρα σας για να επιβιώσουν,

από το εξωτερικό, στο εσωτερικό των κυττάρων σας; Κάθε ζωντανό πράγμα πρέπει να λύσει αυτό το πρόβλημα

και η λύση είναι εκπληκτικά διαφορετική ανάλογα με έναν από τους πιο σημαντικούς ρυθμιστές της ζωής: το

μέγεθος.

Όπως έχουμε συζητήσει σε άλλα βίντεο:

Σε διαφορετικές κλίμακες, οι φυσικοί νόμοι του σύμπαντος έχουν διαφορετικές συνέπειες για τους κατοίκους του.

Απλά πράγματα όπως η θερμοκρασία, η μικροβαρύτητα ή η επιφανειακή τάση μπορεί να μην σας ενδιαφέρουν ή να είναι ένας θανατηφόρος κίνδυνος

• ανάλογα με το πόσο μεγάλος είστε.

Τα έμβια πράγματα χρειάζονται πολλά διαφορετικά υλικά για να συνεχίσουν.

Και με κάποιο τρόπο πρέπει να τα μεταφέρουν από έξω προς τα μέσα.

Αυτό ήταν ένα τεράστιο πρόβλημα για τα πρώτα πράγματα στα πρόθυρα της ζωής, γιατί το να κάνεις οτιδήποτε στο σύμπαν μας απαιτεί ενέργεια.

Και τα πρώτα ζωντανά πλάσματα στη γη δεν είχαν την αφθονία των εργαλείων και των τεχνικών

που υπάρχουν σήμερα στη ζωή μετά από δισεκατομμύρια χρόνια εξέλιξης.

Έτσι, στην αρχή, η ζωή χρειάστηκε να βρει έναν τρόπο να βγει καλά πράγματα

και κακά πράγματα έξω από τον εαυτό της χωρίς να χρησιμοποιηθεί ενέργεια.

Ευτυχώς, οι πρώτες μορφές ζωής ήταν πολύ, πολύ μικρές.

Και επειδή ήταν τόσο μικρά, μπόρεσαν να χρησιμοποιήσουν μια ελεύθερη μορφή μεταφοράς

που βασίστηκε σε έναν φυσικό νόμο που ονομάζεται διάχυση.

Η διάχυση είναι ο κανόνας του σύμπαντος ότι τα μόρια, ειδικά σε υγρά ή αέρια,

κινούνται συνεχώς προς όλες τις κατευθύνσεις.

Και επειδή κινούνται και συγκρούονται μεταξύ τους και άλλα μόρια, τείνουν να εξαπλώνονται.

Για παράδειγμα, εάν ρίξετε έναν κύβο ζάχαρης στο νερό τότε υπάρχει πολλή ζάχαρη σε ένα μέρος

και σε άλλο μέρος δεν υπάρχει.

Καθώς τα μόρια σακχάρου διαλύονται στο νερό, θα αρχίσουν να χτυπούν τυχαία τα μόρια του νερού

και άλλα μόρια σακχάρου.

Αργά όλα τα μόρια σακχάρου θα εξαπλωθούν και θα σχηματίσουν πολλαπλές φάσεις διαφορετικών συγκεντρώσεων.

Αυτές οι τυχαίες κινήσεις συνεχίζονται ατελείωτα, έως ότου κάποια στιγμή η ζάχαρη θα απλωθεί

ομοιόμορφα στο νερό.

Το μεγάλο πράγμα για τη διάχυση είναι ότι η ζωή μπορεί να τη χρησιμοποιήσει δωρεάν, δεν απαιτεί ενέργεια.

Και η ζωή αγαπά τα ελεύθερα πράγματα. Έτσι, όλη η ζωή στη γη βασίζεται στη διάδοση.

Ας δούμε το μικρότερο ζωντανό ον στη γη, ένα βακτήριο. Συγκεκριμένα οι επιφάνειές του.

Οι κυτταρικές μεμβράνες επιτρέπουν τη διάχυση ορισμένων μορίων.

Αυτό το συγκεκριμένο βακτήριο καταναλώνει οξυγόνο για να ζήσει, ενώ το διοξείδιο του άνθρακα παράγεται στο εσωτερικό,

ως απόβλητο προϊόν.

Έτσι μέσα στο βακτήριο δεν υπάρχει πολύ οξυγόνο, αλλά πολύ διοξείδιο του άνθρακα.

Λόγω της διάχυσης, αυτά τα μόρια θα εξαπλωθούν τελικά ομοιόμορφα, έτσι το διοξείδιο του άνθρακα διαχέεται έξω,

ενώ το οξυγόνο αναπληρώνεται συνεχώς από το εξωτερικό.

Αλλά αυτό το είδος «αναπνοής» λειτουργεί μόνο για τον πολύ μικρό κόσμο.

Για βακτήρια, αμόμπα ή τα κύτταρα σας και μερικά πολύ μικρά ζώα.

Τα έντομα για παράδειγμα έχουν ένα λεπτό δίκτυο τραχείας, σήραγγες με κλίση πίεσης,

όπου ο αέρας μπορεί πολύ αργά να διαχέεται και να ανταλλάσσει αέρια με τα κύτταρα των εντόμων.

Αλλά ακόμη και τα έντομα φαίνεται να είναι ικανά να συστέλλουν την τραχεία τους

και τουλάχιστον μερικά ακόμη έχουν εξειδικευμένα αναπνευστικά όργανα όπως σπειροειδή και σάκους αέρα.

Σε ορισμένες κλίμακες η διάχυση είναι πολύ αργή για να κρατήσει τα κύτταρα ζωντανά.

Το θεμελιώδες πρόβλημα είναι ότι η ανταλλαγή με το περιβάλλον μπορεί να συμβεί μόνο στην επιφάνεια

και η διάχυση υλικών μπορεί να διατηρήσει μόνο μια ορισμένη ποσότητα εσωτερικού.

Τα μικροσκοπικά ζωντανά είδη έχουν μόνο λίγο εσωτερικό, ή όγκο και πολύ εξωτερικό,

ή επιφάνεια.

Τι γίνεται όμως αν θέλαμε να δημιουργήσουμε ένα βακτήριο με μέγεθος μπλε φάλαινας

και να έχουμε μια πολύ βολική μηχανή διεύρυνσης;

Δυστυχώς θα μπορούσαμε να μπερδευόμαστε από τον νόμο περί τετραγώνων κύβων.

Με λίγα λόγια, σημαίνει ότι εάν κάνετε κάτι δέκα φορές μεγαλύτερο,

το εξωτερικό ή η επιφάνειά του θα αυξηθεί κατά 100 αλλά τα εσωτερικά του ή ο όγκος θα αυξηθεί κατά 1000 φορές.

Αν συγκρίνουμε το βακτήριο Pseudomonas aeruginosa με μια γαλάζια φάλαινα,

βλέπουμε ότι το βακτήριο έχει 10.000.000 φορές μεγαλύτερη επιφάνεια σε σχέση με τον όγκο του από τη φάλαινα.

Το βακτήριο έχει πολλά εκτός, ενώ η φάλαινα έχει πολλά εσωτερικά.

Αν φτιάξουμε ένα βακτήριο το μέγεθος μιας φάλαινας - τα γιγαντιαία βακτήρια μας έχουν τώρα πάρα πολλά εσωτερικά

και το μεγαλύτερο μέρος του είναι πλέον πολύ μακριά από την επιφάνειά του.

Το οξυγόνο που χρειάζεται το βακτήριο μας δεν θα φτάσει ποτέ στο εσωτερικό πριν εξαντληθεί το οξυγόνο.

Το τεράστιο βακτήριο μας θα πεθάνει. Ωστόσο, το να είσαι μεγαλύτερο έχει πολλά μειονεκτήματα.

Από το να είναι πιο δύσκολο να τρώτε μέχρι να διευκολύνετε την κατανάλωση άλλων.

Αλλά το μέγεθος των κυττάρων περιορίζεται από την απόσταση οξυγόνου και τα θρεπτικά συστατικά μπορούν να διαχέονται αποτελεσματικά

για να παρέχουν στο εσωτερικό αρκετούς πόρους.

Έτσι η ζωή απέφυγε αυτό το πρόβλημα σχηματίζοντας πολυκυτταρικές δομές -

Όντα που αποτελούνται από πολλά κύτταρα αντί για ένα.

Επειδή η διάχυση λειτουργεί καλύτερα αν έχετε πολλές μικρές μονάδες αντί για μία πολύ μεγαλύτερη.

Με την πάροδο του χρόνου οι φίλοι κυττάρων άρχισαν να μοιράζονται τη δουλειά και να ειδικεύονται.

Μερικά κύτταρα επικεντρώθηκαν στην αίσθηση του περιβάλλοντος, άλλα στην πέψη, άλλα στην κίνηση.

Αλλά αυτό δεν ήταν αρκετό.

Το πρόβλημα της διάχυσης και της παραγωγής επιφάνειας και ενέργειας παρέμεινε,

περιορίζοντας το μέγεθος που θα μπορούσαν να επιτύχουν αυτές οι πρώτες πολυκυτταρικές μορφές ζωής.

Για να γίνει ακόμη μεγαλύτερο - η

ζωή έλυσε το πρόβλημα της διάχυσης έχοντας τρύπες και σπηλιές και σήραγγες και αναδιπλώνοντας τον εαυτό του,

έτσι η διάχυση θα μπορούσε να συμβεί εύκολα σε κάθε ένα από τα κελιά.

Πάρτε τον εαυτό σας: Αυτό που θεωρείτε το εξωτερικό σας, το δέρμα σας, έχει επιφάνεια περίπου 2 τετραγωνικών μέτρων.

Όμως οι πνεύμονές σας έχουν επιφάνεια περίπου 70 τετραγωνικών μέτρων.

Δεν είναι σαν μπαλόνια, μοιάζουν περισσότερο με σφουγγάρια γεμάτα με πολλά σφιχτά μικροσκοπικά μπαλόνια, που

περιβάλλονται από αιμοφόρα αγγεία.

Όταν αναπνέετε, όλα αυτά τα μικροσκοπικά μπαλόνια γεμίζουν με καθαρό αέρα.

Το αίμα γεμάτο με CO2 αντλείται γύρω από τα μπαλόνια.

Και τότε συμβαίνει η μαγεία της διάχυσης.

Το οξυγόνο διαχέεται στο αίμα όπου παραλαμβάνεται από ερυθρά αιμοσφαίρια.

Και το CO2 διαχέεται από το αίμα και στους πνεύμονές σας, όπου μπορεί να αναπνεύσει ξανά.

Το αίμα σας στη συνέχεια μεταφέρει πλούσιο σε οξυγόνο αίμα στις πιο απομακρυσμένες γωνίες του σώματός σας

και συλλέγει τα απόβλητα CO2.

Η διάχυση στο σώμα είναι αποτελεσματική σε περίπου ένα χιλιοστό,

οπότε κάθε κύτταρο στο σώμα σας απέχει το πολύ ένα χιλιοστό μακριά από ένα αιμοφόρο αγγείο.

Έτσι, μεσαίου μεγέθους ζώα όπως εσείς χρειάζεστε πολλά αιμοφόρα αγγεία για να φτάσετε σε κάθε κύτταρο του σώματος.

Το σώμα σας έχει μόνο 100.000 χιλιόμετρα τριχοειδών μόνο,

το μικρότερο από τα αιμοφόρα αγγεία σας, με επιφάνεια περίπου 1000 τετραγωνικά μέτρα.

Αυτό ισχύει για όλα τα μέρη που θέλετε να ανταλλάξετε κάτι με τον έξω κόσμο.

Το σώμα σας χρειάζεται επιφάνειες για να λαμβάνει θρεπτικά συστατικά από το φαγητό σας,

έτσι το έντερο σας έχει την επιφάνεια ενός μισού γηπέδου μπάντμιντον, περίπου 40 τετραγωνικών μέτρων.

Όσο μεγαλύτερη είστε, τόσο πιο κρυφές επιφάνειες χρειάζεστε.

Πάρτε ένα δέντρο. Ο τρόπος για να παραμείνετε ζωντανοί είναι να δημιουργήσετε ζάχαρη από λεπτό αέρα και ηλιακό φως.

Επομένως χρειάζεται όσο το δυνατόν μεγαλύτερη επιφάνεια.

Ένα πορτοκαλί δέντρο με δύο χιλιάδες φύλλα έχει επιφάνεια επιφάνειας 200 τετραγωνικών μέτρων.

Όμως, η επιφάνεια μέσα στα φύλλα όπου γίνεται διάχυση είναι 6000 τετραγωνικά μέτρα.

Το ίδιο με τις ρίζες, όπου το νερό διαχέεται από το έδαφος σε αμέτρητες μικροσκοπικές τρίχες που

μεγιστοποιούν την επιφάνεια.

Οι ρίζες ενός τετραγωνικού μέτρου γρασιδιού έχουν επιφάνεια περίπου 350 τετραγωνικά μέτρα!

Αν κοιτάξουμε την εκπληκτική ποικιλομορφία της ζωής σε αυτόν τον πλανήτη, φαίνεται ότι όλα είναι πολύ διαφορετικά.

Και αυτό είναι.

Αλλά μερικές βασικές αρχές είναι οι ίδιες για όλους και δεν έχουν αλλάξει σημαντικά για δισεκατομμύρια χρόνια,

αν κοιτάξουμε το πολύ μικρό ή το πολύ μεγάλο:

Τα απόβλητα βγαίνουν και μπαίνει φρέσκο ​​καύσιμο. Τα μεγάλα ζώα χρειάζονται μόνο πολύπλοκο υδραυλικά για να είναι δυνατή.

Το φρέσκο ​​καύσιμο είναι κάτι που όλοι μπορούμε να χρησιμοποιούμε από καιρό σε καιρό, ειδικά για τη δημιουργικότητά μας.

Το μόνο που χρειάζεται είναι να δοκιμάσουμε κάτι νέο και έχουμε την τέλεια ευκαιρία να ξεκινήσετε:

Συνεργαζόμαστε με την Skillshare, μια διαδικτυακή κοινότητα μάθησης που προσφέρει μαθήματα για σχεδόν οποιαδήποτε δημιουργική ικανότητα,

όπως Σχεδιασμός, Εικονογράφηση, Κινούμενα σχέδια, Φωτογραφία και Μαγειρική.

Έχουν χιλιάδες μαθήματα που ξεκινούν από κάθε επίπεδο,

οπότε όπου κι αν βρίσκεστε τώρα θα υπάρχει κάτι για εσάς.

Ίσως θέλετε να κοιτάξετε πίσω από τα παρασκήνια των κινούμενων σχεδίων μας, για παράδειγμα:

Κάναμε μερικά μαθήματα Skillshare που σας διδάσκουν πώς κινούμαστε σκηνές από τα βίντεό μας

με μαθήματα βίντεο και πρακτικά έργα.

Ή αν προτιμάτε να εξετάσετε πρώτα την εικόνα, προτείνουμε το

Adobe Illustrator: Level Up Your Colors από τον Hayden Aube.

Αλλά αυτό που επιλέγετε πρώτα δεν έχει σημασία τόσο πολύ - το σημαντικό είναι να ξεκινήσετε,

να διασκεδάσετε και να αποκτήσετε νέα έμπνευση.

Η απεριόριστη πρόσβαση σε όλα τα μαθήματα είναι μόνο δέκα δολάρια το μήνα με ετήσια συνδρομή premium.

Και οι πρώτοι 1000 θεατές kurzgesagt που κάνουν κλικ στον σύνδεσμο της περιγραφής λάβουν μια ειδική απόλαυση:

Θα λάβετε μια δωρεάν δοκιμή του Skillshare Premium.

Αν θέλετε να ξεφύγετε από τη ρουτίνα σας εξερευνώντας μια νέα ικανότητα και υποστηρίξτε το kurzgesagt, δοκιμάστε το.

Και έχουμε κάτι άλλο για να κάνουμε την μαθησιακή σας εμπειρία τέλεια:

το νέο μας Ocean Explorer Notebook!

Έχει όμορφα γράμματα με αφρώδη αλουμινόχαρτα και 4 εικονογραφημένες σελίδες infographic,

που σας ταξιδεύουν κάτω από τη θάλασσα.

Ο τέλειος σύντροφος για όλες τις ανάγκες σας για τη λήψη σημειώσεων,

σχεδιασμένος και κατασκευασμένος με αγάπη από τα kurzgesagt merch birbs.

Ευχαριστούμε που παρακολουθήσατε!