Video

Transkripsi

Masuk dan keluar, masuk dan keluar.

Tetap hidup adalah tentang melakukan sesuatu. Detik ini juga, sel Anda sedang membakar molekul glukosa dengan oksigen

untuk membuat energi tersedia, yang membuat Anda tetap hidup untuk momen berharga lainnya.

Untuk mendapatkan oksigen ke sel-sel Anda, Anda bernapas.

Pernapasan adalah jawaban untuk masalah yang sangat sulit: Bagaimana Anda mendapatkan sumber daya yang dibutuhkan sel Anda untuk bertahan hidup,

dari luar, ke dalam sel Anda? Setiap makhluk hidup harus memecahkan masalah ini

dan solusinya sangat berbeda bergantung pada salah satu pengatur terpenting kehidupan:

Ukuran.

Seperti yang telah kita bahas di video lain:

Pada skala yang berbeda, hukum fisika alam semesta memiliki konsekuensi yang berbeda bagi penghuninya.

Hal-hal sederhana seperti suhu, gayaberat mikro, atau tegangan permukaan mungkin tidak masalah bagi Anda atau menjadi bahaya yang mematikan

• tergantung seberapa besar Anda.

Makhluk hidup membutuhkan banyak bahan yang berbeda untuk bertahan hidup.

Dan entah bagaimana mereka perlu memindahkannya dari luar ke dalam.

Ini adalah masalah besar untuk hal-hal pertama yang hampir menjadi hidup, karena melakukan apa pun di alam semesta kita membutuhkan energi.

Dan makhluk hidup pertama di bumi tidak memiliki kelimpahan alat dan teknik yang tersedia dalam

kehidupan saat ini setelah miliaran tahun evolusi.

Jadi pada awalnya, kehidupan perlu menemukan cara untuk mendapatkan hal-hal baik di dalam

dan hal-hal buruk di luar dirinya tanpa menggunakan energi.

Untunglah, bentuk kehidupan pertama sangat, sangat kecil.

Dan karena mereka sangat kecil, mereka dapat menggunakan transportasi bebas

yang didasarkan pada hukum fisika yang disebut difusi.

Difusi adalah aturan alam semesta bahwa molekul, terutama dalam cairan atau gas,

terus bergerak ke segala arah.

Dan karena mereka bergerak dan menabrak satu sama lain dan dengan molekul lain, mereka cenderung menyebar.

Misalnya, jika Anda menjatuhkan gula batu ke dalam air, maka di satu tempat ada banyak gula

dan di tempat lain tidak ada.

Saat molekul gula larut dalam air, mereka akan mulai bertabrakan secara acak terhadap molekul air,

dan molekul gula lainnya.

Perlahan semua molekul gula akan menyebar dan membentuk banyak fase dengan konsentrasi berbeda.

Gerakan acak ini terus berlanjut tanpa henti, hingga pada titik tertentu gula akan tersebar

merata di air.

Hal hebat tentang difusi adalah kehidupan dapat menggunakannya secara gratis, tidak membutuhkan energi.

Dan hidup menyukai hal-hal gratis. Jadi semua kehidupan di bumi bergantung pada difusi.

Mari kita lihat makhluk hidup terkecil di bumi, bakteri. Khususnya permukaannya.

Membran sel memungkinkan difusi molekul tertentu.

Bakteri spesifik ini mengkonsumsi oksigen untuk hidup, sedangkan karbondioksida diproduksi di dalam,

sebagai produk limbah.

Jadi di dalam bakteri tidak ada banyak oksigen, tapi banyak karbon dioksida.

Karena difusi, molekul-molekul ini pada akhirnya akan menyebar secara merata, sehingga karbon dioksida berdifusi keluar,

sementara oksigen terus menerus diisi kembali dari luar.

Tapi “pernapasan” semacam ini hanya bekerja untuk dunia yang sangat kecil.

Untuk bakteri, amuba atau sel Anda dan beberapa hewan yang sangat kecil.

Serangga misalnya memiliki jaringan trakea yang halus, terowongan dengan gradien tekanan, di

mana udara dengan sangat lambat dapat berdifusi dan bertukar gas dengan sel serangga.

Tetapi bahkan serangga tampaknya dapat mengontrak trakea mereka

dan setidaknya beberapa bahkan memiliki organ pernapasan khusus seperti spirakel dan kantong udara.

Pada skala tertentu, difusi terlalu lambat untuk menjaga sel tetap hidup.

Masalah mendasarnya adalah bahwa pertukaran dengan lingkungan hanya dapat terjadi di permukaan

dan difusi material hanya dapat menopang sejumlah tertentu di dalam.

Makhluk hidup yang mungil hanya memiliki sedikit bagian dalam, atau volume dan banyak bagian luar,

atau luas permukaan.

Tetapi bagaimana jika kita ingin membuat bakteri seukuran paus biru

dan memiliki mesin pembesar yang sangat nyaman?

Sayangnya kami akan dikacaukan oleh hukum kubus persegi.

Singkatnya, ini berarti bahwa jika Anda membuat sesuatu yang sepuluh kali lebih besar,

bagian luarnya, atau permukaannya, akan bertambah 100 tetapi bagian dalamnya, atau volumenya bertambah 1000 kali lipat.

Jika kita membandingkan bakteri Pseudomonas aeruginosa dengan paus biru,

kita melihat bahwa bakteri tersebut memiliki permukaan 10.000.000 kali lebih banyak dibandingkan dengan volume paus.

Bakteri memiliki banyak bagian luar, sedangkan paus memiliki banyak bagian dalam.

Jika kita membuat bakteri seukuran ikan paus - bakteri raksasa kita sekarang memiliki terlalu banyak bagian dalam

dan sebagian besar bagian dalamnya sekarang sangat jauh dari permukaannya.

Oksigen yang dibutuhkan bakteri kita tidak akan pernah mencapai bagian dalam sebelum kehabisan oksigen.

Bakteri raksasa kita akan mati begitu saja. Tetap saja, menjadi lebih besar memiliki banyak keuntungan.

Dari lebih sulit dimakan hingga lebih mudah dimakan orang lain.

Tetapi ukuran sel dibatasi oleh jarak oksigen dan nutrisi dapat secara efektif berdifusi

untuk menyediakan sumber daya yang cukup di dalam.

Jadi kehidupan menghindari masalah ini dengan membentuk struktur multiseluler -

Makhluk yang terdiri dari banyak sel, bukan satu.

Karena difusi bekerja lebih baik jika Anda memiliki banyak unit kecil daripada unit yang jauh lebih besar.

Seiring waktu, teman sel mulai berbagi pekerjaan dan berspesialisasi.

Beberapa sel berkonsentrasi pada penginderaan lingkungan, yang lain pada pencernaan, yang lain pada gerakan.

Tapi itu masih belum cukup.

Masalah difusi dan produksi permukaan dan energi tetap ada,

membatasi ukuran yang dapat dicapai oleh bentuk kehidupan multiseluler pertama ini.

Jadi untuk menjadi lebih besar -

kehidupan memecahkan masalah difusi dengan memiliki lubang dan gua serta terowongan dan dengan melipatnya sendiri,

sehingga difusi dapat terjadi dengan mudah di setiap sel.

Pikirkan diri Anda: Apa yang Anda anggap bagian luar Anda, kulit Anda, memiliki luas permukaan sekitar 2 meter persegi.

Tapi paru-paru Anda memiliki luas permukaan sekitar 70 meter persegi.

Mereka tidak seperti balon, mereka lebih seperti spons yang diisi dengan banyak balon kecil yang padat,

dikelilingi oleh pembuluh darah.

Saat Anda menarik napas, semua balon kecil ini terisi dengan udara segar.

Darah yang diisi dengan CO2 dipompa ke sekitar balon.

Dan kemudian keajaiban difusi terjadi.

Oksigen berdifusi ke dalam darah di mana ia diambil oleh sel darah merah.

Dan CO2 berdifusi keluar dari darah dan masuk ke paru-paru Anda, di mana ia bisa dihembuskan kembali.

Darah Anda kemudian membawa darah kaya oksigen ke sudut-sudut terjauh tubuh Anda

dan mengambil limbah CO2.

Difusi dalam tubuh efektif sekitar satu milimeter,

jadi setiap sel dalam tubuh Anda paling jauh berjarak satu milimeter dari pembuluh darah.

Jadi hewan berukuran sedang seperti Anda membutuhkan banyak pembuluh darah untuk menjangkau setiap sel di dalam tubuhnya.

Tubuh Anda memiliki sekitar 100.000 kilometer kapiler saja,

pembuluh darah terkecil Anda, dengan luas permukaan sekitar 1000 meter persegi.

Ini berlaku untuk semua bagian dari Anda yang ingin bertukar sesuatu dengan dunia luar.

Tubuh Anda membutuhkan permukaan untuk mengambil nutrisi dari makanan Anda,

sehingga usus Anda memiliki luas permukaan setengah lapangan bulu tangkis, kira-kira 40 meter persegi.

Semakin besar Anda, semakin banyak permukaan tersembunyi yang Anda butuhkan.

Ambil pohon. Cara untuk tetap hidup adalah dengan membuat gula dari udara tipis dan sinar matahari.

Jadi dibutuhkan luas permukaan sebanyak mungkin.

Pohon jeruk dengan dua ribu daun memiliki luas permukaan daun 200 meter persegi.

Tetapi permukaan di dalam daun tempat difusi sebenarnya terjadi adalah 6000 meter persegi.

Sama halnya dengan akar, di mana air berdifusi dari tanah menjadi rambut-rambut kecil yang tak terhitung jumlahnya yang

memaksimalkan luas permukaan.

Akar dari satu meter persegi rumput berjumlah sekitar 350 meter persegi!

Jika kita melihat keanekaragaman kehidupan yang menakjubkan di planet ini, sepertinya semuanya sangat berbeda.

Dan itu benar.

Tetapi beberapa prinsip dasar adalah sama untuk semua orang dan tidak berubah secara signifikan selama milyaran tahun,

jika kita melihat pada yang sangat sangat kecil atau sangat besar:

Limbah keluar dan bahan bakar segar masuk. Hewan besar hanya membutuhkan banyak kompleks pipa ledeng untuk membuatnya mungkin.

Bahan bakar segar adalah sesuatu yang dapat kita gunakan dari waktu ke waktu, terutama untuk kreativitas kita.

Yang diperlukan hanyalah mencoba sesuatu yang baru dan kami memiliki kesempatan sempurna untuk membantu Anda memulai:

Kami bermitra dengan Skillshare, komunitas belajar online yang menawarkan kursus tentang hampir semua keterampilan kreatif,

seperti Desain, Ilustrasi, Animasi, Fotografi, dan Memasak.

Mereka memiliki ribuan kursus mulai dari setiap level,

jadi di mana pun Anda berada sekarang akan selalu ada sesuatu untuk Anda.

Mungkin Anda ingin melihat di balik layar animasi kami, misalnya:

Kami membuat beberapa kelas Skillshare yang mengajarkan cara kami menganimasikan adegan dari video kami

dengan kelas pelajaran video dan proyek langsung.

Atau jika Anda lebih suka melihat ilustrasi terlebih dahulu, kami merekomendasikan

Adobe Illustrator: Level Up Your Colors oleh Hayden Aube.

Tetapi apa yang Anda pilih pertama kali tidak terlalu penting - bagian terpenting adalah memulai,

bersenang-senang, dan mendapatkan inspirasi baru.

Akses tak terbatas ke semua kelas hanya sepuluh dolar sebulan dengan keanggotaan premium tahunan.

Dan 1000 pemirsa kurzgesagt pertama yang mengeklik tautan dalam deskripsi mendapatkan suguhan khusus:

Anda akan mendapatkan uji coba gratis Premium Skillshare.

Jika Anda ingin keluar dari kebiasaan Anda dengan menjelajahi keterampilan baru dan mendukung kurzgesagt, cobalah.

Dan kami memiliki sesuatu yang lain untuk membuat pengalaman belajar Anda benar-benar sempurna:

Notebook Ocean Explorer baru kami!

Ini memiliki tulisan foil gemerlap yang indah dan 4 halaman infografis bergambar di dalamnya,

membawa Anda dalam perjalanan di bawah laut.

Teman yang sempurna untuk semua kebutuhan pencatatan Anda,

dirancang dan diproduksi dengan penuh cinta oleh kurzgesagt merch birbs.

Terima kasih telah menonton!