ویدئو
متن
داخل و خارج، داخل و خارج.
زنده بودن متکی به فعالیت هاست. در همین لحظه،
سلولهای شما در حال سوزاندن مولکول های گلوکز با اکسیژن
برای ایجاد انرژی در دسترس هستند، که شما را
برای لحظه ارزشمند دیگری زنده نگه می دارد.
شما برای رساندن اکسیژن به سلولهای خود تنفس می کنید.
تنفس پاسخی برای یک مسئله بسیار سخت است: چگونه
منابع مورد نیاز سلولها برای زنده ماندن را
از خارج به داخل سلولها می رسانید؟ هر موجود زنده ای باید این مشکل را حل کند
و این پاسخ، بستگی دارد به یکی از مهمترین تنظیم‌گرهای حیات:
«ابعاد»
همانطور که در ویدئوهای دیگر بحث کردیم:
در مقیاس های مختلف، قوانین فیزیکی جهان پیامدهای مختلفی برای ساکنان آن دارد.
موارد ساده مانند دما، میکرو جاذبه یا کشش سطحی ممکن است
برای شما مهم نباشند، یا میتوانند خطری کشنده باشند
بستگی به ابعاد شما دارد.
موجودات زنده برای ادامه حیات خود به مواد مختلف زیادی نیاز دارند.
و آنها به نوعی باید آنها را از خارج به داخل منتقل کنند.
این یک مشکل بزرگ برای اولین چیزهایی بود که در آستانه زنده بودن بودند،
زیرا انجام هر کاری در جهان ما به انرژی نیاز دارد.
و اولین موجودات زنده روی زمین ابزار و تکنیک های فراوانی را
که امروز حیات پس از میلیاردها سال تکامل در اختیار دارد، نداشتند.
بنابراین در همان ابتدای حیات، حیات باید راهی برای بدست آوردن چیزهای خوب در داخل
و چیزهای بد خارج از خود بدون استفاده از انرژی پیدا کند.
خوشبختانه، اولین اشکال حیات بسیار بسیار کوچک بود.
و از آنجا که آنها بسیار کوچک بودند، آنها قادر
به استفاده از یک نوع حمل و نقل رایگان بودند
که بر اساس یک قانون فیزیکی به نام انتشار (پخش مولکولی) بود.
قانون انتشار چنین است که مولکول ها، به ویژه در مایعات یا گازها،
دائماً در همه جهات در حال حرکت هستند.
و از آنجا که آنها به اطراف حرکت می کنند و به یکدیگر و
سایر مولکول ها برخورد می کنند، تمایل دارند گسترش یابند.
به عنوان مثال، اگر یک حبه قند در آب بیندازید، یک جا قند زیادی وجود دارد
و یک مکان دیگر، قند وجود ندارد.
وقتی مولکول های قند در آب حل می شوند، به طور تصادفی با مولکول های آب
و سایر مولکول های قند برخورد می کنند.
به آرامی تمام مولکول های قند پخش می شوند و
چندین فاز از غلظت های مختلف را تشکیل می دهند.
این حرکات تصادفی بی وقفه ادامه می یابد، تا جایی که شکر
بطور یکنواخت در آب پخش شده باشد.
نکته عالی در مورد انتشار این است که حیات می تواند از
آن به صورت رایگان استفاده کند، به انرژی نیاز ندارد.
و حیات چیزهای رایگان را دوست دارد.
بنابراین تمام حیات روی زمین به انتشار متکی است.
بیایید کوچکترین موجود روی زمین، یک باکتری را بررسی کنیم. به طور خاص سطوح آن.
غشای سلولی اجازه انتشار برخی از مولکول ها را می دهد.
این باکتری خاص اکسیژن را برای حیات مصرف می کند،
در حالی که دی اکسید کربن در داخل تولید می شود،
به عنوان یک ماده زائد.
بنابراین در داخل باکتری اکسیژن زیادی وجود ندارد،
اما مقدار زیادی دی اکسید کربن وجود دارد.
به دلیل انتشار، این مولکول ها در نهایت به طور مساوی پخش می شوند،
بنابراین دی اکسید کربن به بیرون منتشر می شود،
در حالی که اکسیژن به طور مداوم از خارج تامین می شود.
اما این نوع “تنفس” فقط برای دنیای بسیار کوچک کارساز است.
برای باکتریها، آمیب یا سلولهای شما و چند حیوان بسیار کوچک.
به عنوان مثال حشرات دارای شبکه ای نازک از نای، تونل هایی با اختلاف فشار هستند،
جایی که هوا خیلی آرام می تواند پخش شود و با سلول های حشره گازها را تبادل کند.
اما به نظر می رسد حتی حشرات نیز می توانند نای خود را منقبض کنند
و حداقل در برخی حتی اندام های تنفسی خاصی مانند مارپیچ و گونی های هوا وجود دارد.
مقیاس از حد معینی که بزرگتر شود، انتشار
برای زنده نگه داشتن سلول ها خیلی کند است.
مشکل اساسی این است که تبادل با محیط تنها در سطح رخ می دهد
و انتشار فقط تا مقدار معینی از درون را میتواند در تعادل حفظ کند.
موجودات زنده کوچک فقط اندکی درون، یا حجم و فضای بیرونی زیادی دارند.
اما اگر بخواهیم باکتری به اندازه یک نهنگ آبی ایجاد کنیم
و دستگاه بزرگ سازی بسیار مناسبی داشته باشیم چه می کنیم؟
متأسفانه با قانون مکعب-مربع گرفتار خواهیم شد.
به طور خلاصه به این معنی است که اگر چیزی را ده برابر بزرگتر کنید،
قسمت بیرونی یا سطح آن 100 برابر خواهد شد
اما درون آن یا حجمش 1000 برابر رشد می کند.
اگر باکتری Pseudomonas aeruginosa را با یک نهنگ آبی مقایسه کنیم،
می بینیم که باکتری 10،000،000 برابر سطح بیشتری
نسبت به حجمش در مقایسه با نهنگ دارد.
این باکتری قسمت های بیرونی زیادی دارد،
در حالی که نهنگ دارای قسمت های داخلی زیادی است.
اگر یک باکتری به اندازه یک نهنگ درست کنیم -
باکتریهای غول پیکر ما اکنون قسمت داخلی زیادی دارند
و قسمت اعظم داخل آن بسیار دور از سطح آن است.
اکسیژن مورد نیاز باکتری ما قبل از اتمام اکسیژن هرگز به داخل نخواهد رسید.
باکتری غول پیکر ما فقط می میرد. هنوز بزرگتر بودن
نکات مثبت بسیاری را به همراه دارد.
از سخت تر طعمه شدن تا آسان تر طعمه گرفتن.
اما اندازه سلولها بر اساس فاصله ای که اکسیژن
و مواد مغذی میتوانند بطور موثر منتشر شوند،
تا منابع کافی در داخل بدن فراهم کنند، محدود می شود.
بنابراین حیات با ایجاد ساختارهای چند سلولی - موجوداتی که
به جای یک سلول از سلول های زیادی تشکیل شده اند، از این مشکل اجتناب کرد.
زیرا اگر به جای یک واحد بزرگتر، واحدهای کوچک زیادی
داشته باشید، انتشار بهتر کار می کند.
با گذشت زمان، سلولهای رفیق شروع به همکاری و کسب تخصص کردند.
برخی از سلول ها بر روی احساس محیط، برخی دیگر بر
روی هضم غذا و برخی دیگر بر روی حرکت تمرکز کردند.
اما این هنوز کافی نبود.
مشکل انتشار و تولید سطح و انرژی کماکان
اندازه این اشکال نخستین حیات چند سلولی را محدود می کرد.
بنابراین، برای بزرگتر شدن بیشتر،
حیات با داشتن سوراخها و غارها و تونل ها
و تا شدن روی خود، مسئله انتشار را حل کرد،
بنابراین انتشار به راحتی در هر یک از سلول ها اتفاق می افتد.
خودتان را در نظر بگیرید: آنچه به عنوان بیرون خود میشناسید،
یعنی پوست شما، دارای مساحت حدود 2 متر مربع است.
اما سطح ریه های شما حدود 70 متر مربع است.
آنها مانند بادکنک نیستند، بلکه بیشتر شبیه اسفنجهایی هستند که
با بسیاری از بادکنک های کوچک کاملاً بسته بندی شده پر شده اند و
توسط عروق خونی احاطه شده اند.
وقتی نفس می کشید، همه این بادکنک های ریز از هوای تازه پر می شوند.
خون پر از CO₂ به اطراف بالن ها پمپ می شود.
و سپس جادوی انتشار اتفاق می افتد.
اکسیژن در اینجا توسط گلبول های قرمز خون گرفته شده و به خون منتشر می شود.
و CO₂ از خون به بیرون منتشر شده و وارد ریه ها می شود،
جایی که می توان دوباره آن را بیرون داد.
سپس خون شما خون غنی از اکسیژن را به دورترین گوشه بدن منتقل کرده
و مواد زائد CO₂ را می گیرد.
انتشار در بدن تا حدود یک میلی متر کارا است،
بنابراین هر سلول در بدن شما حداکثر یک میلی متر از رگ فاصله دارد.
بنابراین جاندارانی با اندازه متوسط مانند شما به
رگهای خونی زیادی برای رسیدن به هر سلول در بدن نیاز دارند.
بدن شما تقریباً 100,000 کیلومتر مویرگ (که ریزترین رگهای خونی شما هستند) دارد
و مساحت آن در حدود 1000 متر مربع است.
این برای همه قسمت های شما که می خواهند
چیزی را با دنیای خارج مبادله کنند صادق است.
بدن شما برای دریافت مواد مغذی از غذای شما به سطوحی نیاز دارد،
بنابراین سطح روده شما نیمی از زمین بدمینتون یعنی تقریباً 40 متر مربع است.
هرچه بزرگتر باشید، به سطوح پنهان بیشتری نیز نیاز دارید.
یک درخت را در نظر بگیرید.
راه آن برای زنده ماندن ایجاد قند از هوا و نور خورشید است.
بنابراین به حداکثر سطح ممکن نیاز دارد.
یک درخت نارنج با دو هزار برگ دارای سطح برگ 200 متر مربع است.
اما مجموع سطح داخل برگ ها، جایی که در واقع انتشار رخ می دهد، 6000 متر مربع است.
بطور مشابه در ریشه ها، آب از خاک به تعداد بیشماری از موهای ریز منتشر می شود که
سطح را به حداکثر می رسانند.
ریشه های یک متر مربع چمن جمعا به حدود 350 متر مربع سطح می رسد!
اگر به تنوع نفس گیر حیات در این کره خاکی نگاه کنیم،
به نظر می رسد همه چیز کاملاً متفاوت است.
و واقعا همینطور است.
اما برخی از اصول اساسی برای همه یکسان است و
برای میلیاردها سال تغییر چشمگیری نکرده است،
اگر خیلی خیلی کوچک یا خیلی خیلی بزرگ را بررسی کنیم:
ضایعات خارج می شوند و سوخت تازه وارد می شود. حیوانات بزرگ
فقط به لوله کشی های پیچیده زیادی برای بقا احتیاج دارند.
سوخت تازه چیزی است که همه ما می توانیم
از آن استفاده کنیم، به خصوص برای خلاقیت خود.
تمام آنچه که واقعاً طول می کشد این است که چیز جدیدی
را امتحان کنید و ما فرصتی مناسب برای شروع کار
داریم: ما با Skillshare، یک انجمن یادگیری
آنلاین که دوره های تقریباً هر مهارت خلاقانه
مانند طراحی، تصویرگری، انیمیشن، عکاسی و آشپزی را ارائه می دهد، همکاری کردیم.
آنها هزاران دوره دارند که از هر سطح شروع می شوند،
بنابراین هر کجا که الان هستید چیزی برای شما وجود دارد.
شاید بخواهید به عنوان مثال به پشت صحنه انیمیشن های ما نگاه کنید:
ما چند کلاس Skillshare ایجاد کردیم که به
شما می آموزد چگونه صحنه های فیلم های خود را
با کلاس های آموزش ویدئو و پروژه های عملی متحرک کنیم.
یا اگر ترجیح می دهید ابتدا به تصویرگری بپردازید، ما
Adobe Illustrator: Level Up Your Colors by Hayden Aube را به شما توصیه می کنیم.
اما آنچه را که ابتدا انتخاب می کنید در واقع
اهمیت چندانی ندارد - مهم این است که شروع کنید،
کمی سرگرم شوید و الهام بگیرید.
دسترسی نامحدود به همه کلاسها فقط ده دلار در ماه با حق عضویت سالانه است.
و اولین 1000 بیننده kurzgesagt که روی پیوند موجود در
توضیحات کلیک می کنند، از یک برخورد ویژه برخوردار می شوند:
شما یک نسخه آزمایشی رایگان از Skillshare Premium دریافت خواهید کرد.
اگر می خواهید با جستجوی یک مهارت جدید و پشتیبانی از
kurzgesagt از شکاف خود بیرون بیایید، آن را امتحان کنید.
و ما چیز دیگری داریم که تجربه یادگیری شما را کاملاً عالی می کند:
نوت بوک جدید Ocean Explorer ما!
دارای حروف فویل درخشان و 4 صفحه اینفوگرافیک مصور در داخل،
شما را به سفری در زیر دریا می برد.
همراهی عالی برای تمام نیازهای یادداشت برداری شما،
که با عشق توسط مرغک های kurzgesagt merch طراحی و تولید شده است.
با تشکر از شما برای تماشا