Video

Transkriptsioon

Sisse ja välja, sisse ja välja.

Elus püsimine on asjade tegemine. Sel sekundil põletavad teie rakud energia kättesaadavaks tegemiseks

glükoosimolekule hapnikuga , mis hoiab teid veel ühe väärtusliku hetke elus.

Hapniku saamiseks rakkudesse hingate.

Hingamine on vastus väga raskele probleemile: kuidas saada rakkude ellujäämiseks vajalikke ressursse

väljastpoolt oma rakkude sisemusse? Iga elusolend peab selle probleemi lahendama

ja lahendus on üllatavalt erinev, sõltuvalt ühest elu kõige olulisemast reguleerijast:

suurusest.

Nagu me teistes videotes oleme arutanud:

Erinevas mastaabis on universumi füüsikalistel seadustel selle elanike jaoks erinevad tagajärjed.

Lihtsad asjad, nagu temperatuur, mikrogravitatsioon või pindpinevus, ei pruugi teile olulised olla või on ohtlik oht

• olenevalt sellest, kui suur te olete.

Elusolendid vajavad enda töös hoidmiseks palju erinevaid materjale.

Ja nad peavad neid kuidagi väljastpoolt sisemusse transportima.

See oli tohutu probleem esimeste elusolemise piiril olevate asjade jaoks, sest meie universumis mis tahes tegemine nõuab energiat.

Ja esimestel elusolenditel maa peal ei olnud saadaval arvukalt tööriistu ja tehnikaid,

mis elul on pärast miljardite aastate pikkust evolutsiooni tänapäeval olemas .

Nii et elu alguses oli vaja leida viis, kuidas saada head kraami enda sisse

ja halba kraami endast väljapoole, ilma energiat kasutamata.

Õnneks olid kõige esimesed eluvormid väga-väga väikesed.

Ja kuna nad olid nii väikesed, said nad kasutada tasuta transpordivormi,

mis põhines füüsikalisel seadusel, mida nimetatakse difusiooniks.

Difusioon on universumi reegel, et molekulid, eriti vedelikes või gaasides,

liiguvad pidevalt ringi igas suunas.

Ja kuna nad liiguvad ringi ja põrkuvad üksteise ja teiste molekulide otsa, kipuvad nad levima.

Näiteks kui viskate suhkrukuubiku vette, siis on ühes

ja samas kohas palju suhkrut .

Kui suhkrumolekulid vees lahustuvad, hakkavad nad juhuslikult põrkuma veemolekulide

ja teiste suhkrumolekulide vastu.

Kõik suhkrumolekulid levivad aeglaselt ja moodustavad mitu erineva kontsentratsiooniga faasi.

Need juhuslikud liikumised jätkuvad lõputult, kuni ühel hetkel jaotub

suhkur vees ühtlaselt.

Difusiooni puhul on suurepärane see, et elu saab seda tasuta kasutada, see ei vaja energiat.

Ja elu armastab tasuta asju. Nii et kogu elu maa peal toetub levikule.

Vaatame kõige väiksemat elusolendit maa peal, bakterit. Täpsemalt selle pinnad.

Rakumembraanid võimaldavad teatud molekulide difusiooni.

See spetsiifiline bakter kulutab elamiseks hapnikku, samas kui jääkainena

tekib seest süsinikdioksiid .

Nii et bakteri sees pole palju hapnikku, kuid palju süsinikdioksiidi.

Difusiooni tõttu levivad need molekulid lõpuks ühtlaselt, nii et süsinikdioksiid hajub välja,

samal ajal kui hapnikku väljastpoolt pidevalt täiendatakse.

Kuid selline “hingamine” töötab ainult väga väikese maailma jaoks.

Bakterite, amööbi või teie rakkude ja mõne väga väikese looma jaoks.

Näiteks on putukatel peen trahhea võrk, rõhugradiendiga tunnelid,

kus õhk võib putukarakkudega väga aeglaselt difundeeruda ja gaase vahetada.

Kuid isegi putukad näivad olevat võimelised oma hingetoru haigestuma

ja vähemalt mõnel on isegi spetsiaalsed hingamisorganid, nagu spiraalid ja õhukotid.

Teatud skaalal on difusioon rakkude elus hoidmiseks liiga aeglane.

Põhiprobleem on see, et vahetus keskkonnaga saab toimuda ainult pinnal

ja materjalide difusioon võib säilitada ainult teatud koguse sisemust.

Pisikestel elusolenditel on ainult natuke sisemust või mahtu ja palju väljaspool

või pinda.

Aga mis oleks, kui me tahaksime luua sinivaala suuruse bakteriumi ja meil

oleks väga mugav laiendusmasin?

Ruutkuubiseadus ajab meid kahjuks sassi.

Lühidalt öeldes tähendab see seda, et kui teete midagi kümme korda suuremat,

kasvaks selle väliskülg või pind 100, kuid sisemus või maht kasvaks 1000 korda.

Kui võrrelda bakterit Pseudomonas aeruginosa sinivaalaga,

näeme, et bakteril on selle mahu suhtes 10 000 000 korda rohkem pinda kui vaalal.

Bakteril on palju väliskülgi, vaalal aga palju sisemust.

Kui me teeme vaala suuruse bakteri - meie hiidbakteritel on nüüd liiga palju

sisemust ja suurem osa selle sisemusest on nüüd selle pinnast väga kaugel.

Hapnik, mida meie bakter vajab, ei jõuaks kunagi seest, enne kui hapnik otsa saab.

Meie hiidbakter lihtsalt sureks. Sellegipoolest on suuremal olemisel palju eeliseid.

Alates raskemast söömisest kuni teiste söömise lihtsustamiseni.

Kuid rakkude suurust piirab hapniku kaugus ja toitained võivad tõhusalt hajuda,

et pakkuda seest piisavalt ressursse.

Niisiis vältis elu seda probleemi, moodustades mitmerakulised struktuurid -

olendid, mis koosnevad paljudest rakkudest ühe asemel.

Sest difusioon toimib paremini, kui teil on ühe palju suurema üksuse asemel palju väikeseid.

Aja jooksul hakkasid rakusõbrad tööd jagama ja spetsialiseeruma.

Mõned rakud keskendusid keskkonna tunnetamisele, teised seedimisele, teised liikumisele.

Kuid sellest ei piisanud ikkagi.

Difusiooni ning pinna- ja energiatootmise probleem jäi püsima,

piirates nende esimeste mitmerakuliste eluvormide suurust.

Nii et veelgi suuremaks muutumiseks

lahendas elu difusiooniprobleemi aukude, koobaste ja tunnelite olemasolu ning iseendasse kokkuklapitamise teel,

nii et difusioon võib igas rakus kergesti aset leida.

Võtke ennast: see, mida peate oma väliseks, oma nahaks, on umbes 2 ruutmeetrit.

Kuid teie kopsude pindala on umbes 70 ruutmeetrit.

Need pole nagu õhupallid, pigem nagu käsnad, mis on täidetud paljude tihedalt pakitud pisikeste õhupallidega,

ümbritsetud veresoontega.

Sisse hingates täidavad kõik need pisikesed õhupallid värsket õhku.

CO2-ga täidetud veri pumbatakse õhupallide ümber.

Ja siis juhtub difusiooni võlu.

Hapnik difundeerub verre, kus punased verelibled seda koguvad.

Ja CO2 hajub verest välja ja kopsudesse, kus seda saab uuesti välja hingata.

Seejärel kannab teie veri hapnikurikast verd keha kõige kaugematesse nurkadesse

ja korjab CO2 jäätmed.

Difusioon kehas on efektiivne umbes ühe millimeetri ulatuses,

seega on teie keha iga rakk veresoonest maksimaalselt ühe millimeetri kaugusel.

Nii et keskmise suurusega loomad nagu te vajate palju vererõhku, et jõuda keharakkudeni.

Teie kehas on ainult umbes 100 000 kilomeetrit kapillaare,

kõige väiksemad veresooned, mille pindala on umbes 1000 ruutmeetrit.

See kehtib kõigi teie osade kohta, kes soovivad midagi välismaailmaga vahetada.

Teie keha vajab toidust toitainete võtmiseks pindu,

nii et teie soolestiku pindala on pool sulgpalliväljakut, umbes 40 ruutmeetrit.

Mida suurem olete, seda rohkem peidetud pindu vajate.

Võtke puu. Selle ellujäämise viis on suhkru loomine õhust ja päikesevalgusest.

Nii et see vajab nii palju pinda kui võimalik.

Kahe tuhande lehega apelsinipuu lehepind on 200 ruutmeetrit.

Kuid lehtede sisemine pind, kus difusioon tegelikult toimub, on 6000 ruutmeetrit.

Sama juurtega, kus vesi difundeerib mullast lugematuteks pisikesteks karvadeks, mis

maksimeerivad pinda.

Ühe ruutmeetri rohu juured moodustavad umbes 350 ruutmeetrit pinda!

Kui vaadata selle planeedi elu hingematvat mitmekesisust, näib, et kõik on üsna erinev.

Ja ongi.

Kuid mõned põhiprintsiibid on kõigi jaoks ühesugused ega ole miljardeid aastaid oluliselt muutunud,

kui vaadata väga väga väikest või väga suurt:

jäätmed kustuvad ja sisse tuleb värsket kütust. Suured loomad vajavad lihtsalt palju keerukat torustik, et see oleks võimalik.

Värske kütus on midagi, mida me kõik võime aeg-ajalt kasutada, eriti loovuse huvides.

Ainus, mida selleks tegelikult vaja on, on proovida midagi uut ja meil on ideaalne võimalus alustada:

me tegime koostööd Skillshare’i, veebipõhise õppekogukonnaga, mis pakub kursusi peaaegu kõigi loominguliste oskuste kohta,

nagu disain, illustratsioon, animatsioon, fotograafia ja kokandus.

Neil on tuhandeid kursusi alates igast tasemest,

nii et kus iganes sa parasjagu viibid, leidub sulle midagi.

Võib-olla soovite vaadata näiteks meie animatsioonide telgitaguseid:

tegime paar Skillshare’i klassi, mis õpetavad teile, kuidas animeerisime oma videote stseene videotundide

tundide ja praktiliste projektidega.

Või kui soovite kõigepealt uurida illustratsiooni, soovitame

Adobe Illustratorit: Level Up Your Colors, autor Hayden Aube.

Kuid see, mida te esimesena valite, pole tegelikult nii oluline - oluline on alustada,

lõbutseda ja saada uut inspiratsiooni.

Piiramatu juurdepääs kõikidele klassidele on ainult kümme dollarit kuus koos aastase lisatasu liikmelisusega.

Esimesed 1000 kurzgesagti vaatajat, kes klõpsavad kirjelduses olevat linki, saavad spetsiaalse maiuspala:

saate tasuta Skillshare Premiumi prooviversiooni.

Kui soovite oma oskustest välja murda, uurides uut oskust ja toetades kurzgesagti, proovige seda.

Ja meil on midagi muud, mis muudab teie õppimise kogemuse tõeliselt täiuslikuks:

meie uus Ocean Exploreri märkmik!

Sellel on kaunid sädelevad fooliumkirjad ja 4 illustreeritud infograafilist lehte, mis

viivad teid merealusele teekonnale.

Ideaalne kaaslane kõigile teie märkmete tegemise vajadustele,

mille on armastuse järgi kujundanud ja tootnud kurzgesagti merch birbs.

Aitäh vaatamast!