Video

Prepis

Dovnútra a von, dovnútra a von.

Zostať nažive je o robení vecí. V tejto chvíli vaše bunky spaľujú molekuly glukózy s kyslíkom,

aby sprístupnili energiu, ktorá vás udrží pri živote po ďalší vzácny okamih.

Aby ste dostali kyslík do svojich buniek, ktoré dýchate.

Dýchanie je odpoveďou na veľmi ťažký problém: Ako získate zdroje, ktoré vaše bunky potrebujú na prežitie,

zvonka, dovnútra buniek? Každý živý tvor musí vyriešiť tento problém

a riešenie sa prekvapivo líši v závislosti od jedného z najdôležitejších regulátorov života:

veľkosti.

Ako sme už diskutovali v iných videách:

V rôznych mierkach majú fyzikálne zákony vesmíru rôzne dôsledky pre jeho obyvateľov.

Jednoduché veci ako teplota, mikrogravitácia alebo povrchové napätie by pre vás nemuseli byť dôležité alebo by predstavovali smrteľné nebezpečenstvo

• podľa toho, aký ste veľký.

Živé veci potrebujú veľa rôznych materiálov, aby sa udržali v chode.

A nejako ich potrebujú prepraviť zvonku dovnútra.

To bol obrovský problém pre prvé veci na hranici života, pretože čokoľvek v našom vesmíre si vyžaduje energiu.

A prvé živé bytosti na Zemi nemali k dispozícii množstvo nástrojov a techník,

ktoré má život dnes po miliardách rokov evolúcie.

Takže na začiatku musel život nájsť spôsob, ako dostať dobré veci dovnútra

a zlé veci mimo seba bez použitia energie.

Našťastie prvé formy života boli veľmi, veľmi malé.

A pretože boli také malé, mohli využívať bezplatnú formu dopravy,

ktorá bola založená na fyzikálnom zákone zvanom difúzia.

Difúzia je pravidlom vesmíru, že molekuly, najmä v kvapalinách alebo plynoch,

sa neustále pohybujú do všetkých strán.

A pretože sa pohybujú a narážajú do seba a do ďalších molekúl, majú tendenciu sa šíriť.

Napríklad ak napustíte kocku cukru do vody, potom je na jednom mieste veľa cukru

a na inom mieste žiadny.

Keď sa molekuly cukru rozpustia vo vode, začnú náhodne narážať na molekuly vody

a ďalšie molekuly cukru.

Pomaly sa všetky molekuly cukru rozšíria a vytvoria niekoľko fáz rôznych koncentrácií.

Tieto náhodné pohyby pokračujú donekonečna, až sa v určitom okamihu cukor

rovnomerne rozloží vo vode.

Na difúzii je skvelé, že život ju môže používať zadarmo, nevyžaduje energiu.

A život miluje veci zadarmo. Celý život na Zemi teda závisí od šírenia.

Pozrime sa na najmenšiu živú bytosť na zemi, baktériu. Konkrétne jeho povrchy.

Bunkové membrány umožňujú difúziu určitých molekúl.

Táto špecifická baktéria spotrebuje na život kyslík, zatiaľ čo vo vnútri sa vytvára oxid uhličitý

ako odpadový produkt.

Takže vo vnútri baktérie nie je veľa kyslíka, ale veľa oxidu uhličitého.

Vďaka difúzii sa tieto molekuly nakoniec rovnomerne rozšíria, takže oxid uhličitý difunduje von,

zatiaľ čo kyslík sa neustále dopĺňa z vonkajšej strany.

Ale tento druh „dýchania“ funguje iba pre veľmi malý svet.

Pre baktérie, améby alebo vaše bunky a niekoľko veľmi malých zvierat.

Napríklad hmyz má jemnú sieť priedušnice, tunely s tlakovým gradientom,

kde môže vzduch veľmi pomaly difundovať a vymieňať si plyny s bunkami hmyzu.

Zdá sa však, že aj hmyz je schopný uzavrieť priedušnicu

a prinajmenšom niektorí majú dokonca špecializované dýchacie orgány, ako sú špirály a vzduchové vaky.

V určitých mierkach je difúzia príliš pomalá na to, aby udržala bunky nažive.

Zásadným problémom je, že k výmene s prostredím môže dôjsť iba na povrchu

a difúzia materiálov môže vydržať iba určité množstvo vo vnútri.

Drobné živé bytosti majú iba kúsok vnútra alebo objemu a veľa vonkajšej

alebo povrchovej plochy.

Ale čo keby sme chceli vytvoriť baktériu veľkú ako modrá veľryba

a mať veľmi pohodlný stroj na zväčšenie?

Zákon o štvorcových kockách by nás nanešťastie pokazil.

Stručne povedané, znamená to, že ak urobíte niečo desaťkrát väčšie,

jeho povrch alebo povrch by narástol o 100, ale jeho vnútro alebo objem by narástol o 1000 krát.

Ak porovnáme baktériu Pseudomonas aeruginosa s modrou veľrybou,

zistíme, že táto baktéria má 10 000 000 krát väčší povrch ako jej veľryba.

Baktéria má veľa vonkajších stránok, zatiaľ čo veľryba má veľa vnútorných strán.

Ak vyrobíme baktériu veľkú ako veľryba - naše obrovské baktérie majú teraz príliš veľa vnútorných

častí a väčšina jej vnútra je teraz veľmi ďaleko od jej povrchu.

Kyslík, ktorý naša baktéria potrebuje, by sa nikdy nedostal dovnútra skôr, ako by mu došlo kyslík.

Naša obrovská baktéria by jednoducho zomrela. Byť väčší má stále veľa negatívnych stránok.

Od ťažšej konzumácie až po uľahčenie konzumácie iných.

Ale veľkosť buniek je obmedzená vzdialenosťou kyslíka a živín, ktoré môžu účinne difundovať,

aby poskytli vnútri dostatok zdrojov.

Život sa teda tomuto problému vyhol vytvorením mnohobunkových štruktúr -

Bytostí zložených z mnohých buniek namiesto z jednej.

Pretože difúzia funguje lepšie, ak máte veľa malých jednotiek namiesto jednej oveľa väčšej.

Postupom času sa bunkoví kamaráti začali deliť o prácu a špecializovať sa.

Niektoré bunky sa sústredili na snímanie prostredia, iné na trávenie, iné na pohyb.

To však stále nestačilo.

Problém difúzie a výroby povrchu a energie zostal, čo

obmedzovalo veľkosť, ktorú by tieto prvé mnohobunkové formy života mohli dosiahnuť.

Takže aby sa život stal ešte väčším,

život vyriešil problém difúzie tým, že mal otvory, jaskyne a tunely a sklopil sa do seba,

takže k difúzii mohlo dôjsť ľahko v každej z buniek.

Zoberte si: Čo považujete za svoju vonkajšiu stranu, svoju pokožku, má plochu asi 2 metre štvorcové.

Ale vaše pľúca majú povrch asi 70 metrov štvorcových.

Nie sú ako balóny, sú skôr ako špongie naplnené mnohými pevne zabalenými malými balónikmi,

obklopené krvnými cievami.

Keď sa nadýchnete, všetky tieto malé balóniky sa naplnia čerstvým vzduchom.

Krv naplnená CO2 sa pumpuje okolo balónov.

A potom sa stane kúzlo difúzie.

Kyslík difunduje do krvi, kde je zachytávaný červenými krvinkami.

A CO2 difunduje z krvi do vašich pľúc, kde ho možno opäť vydýchnuť.

Vaša krv potom prenáša krv bohatú na kyslík do najvzdialenejších kútov tela

a zachytáva odpad CO2.

Difúzia v tele je účinná približne jeden milimeter,

takže každá bunka v tele je vzdialená najviac jeden milimeter od cievy.

Takže stredne veľké zvieratá, ako ste vy, potrebujú veľa krvných ciev, aby sa dostali do každej bunky v tele.

Vaše telo má iba asi 100 000 kilometrov vlásočníc,

najmenších z vašich krvných ciev, s povrchovou plochou asi 1 000 metrov štvorcových.

To platí pre všetky vaše časti, ktoré si chcú niečo vymeniť s vonkajším svetom.

Vaše telo potrebuje povrchy, aby mohlo prijímať živiny z potravy,

takže vaše črevo má plochu asi polovice bedmintonového kurtu, zhruba 40 metrov štvorcových.

Čím ste väčší, tým viac skrytých povrchov potrebujete.

Vezmite strom. Jeho spôsob, ako zostať nažive, je vytvárať cukor zo vzduchu a slnečného žiarenia.

Potrebuje teda čo najväčšiu plochu.

Oranžový strom s dvoma tisíckami listov má povrchovú plochu listov 200 metrov štvorcových.

Ale povrch vo vnútri listov, kde skutočne dochádza k difúzii, je 6000 metrov štvorcových.

To isté platí pre korene, kde voda difunduje z pôdy do nespočetných drobných chĺpkov, ktoré

maximalizujú povrch.

Korene jedného štvorcového metra trávy tvoria až asi 350 štvorcových metrov povrchu!

Ak sa pozrieme na úchvatnú rozmanitosť života na tejto planéte, zdá sa, že je všetko celkom inak.

A to je.

Niektoré základné princípy sú však rovnaké pre všetkých a po miliardy rokov sa výrazne nezmenili,

keď sa pozrieme na veľmi malé alebo veľmi veľké:

Odpad ide von a prichádza čerstvé palivo. Veľké zvieratá potrebujú len veľa komplexu inštalatérske práce, aby to bolo možné.

Čerstvé palivo je niečo, čo môžeme občas všetci použiť, najmä pre svoju kreativitu.

Stačí, aby ste vyskúšali niečo nové, a máme perfektnú príležitosť, ako začať:

Vytvorili sme partnerstvo so spoločnosťou Skillshare, online vzdelávacou komunitou, ktorá ponúka kurzy takmer všetkých tvorivých zručností,

ako je dizajn, ilustrácia, animácia, fotografia a varenie.

Majú tisíce kurzov začínajúcich na všetkých úrovniach,

takže nech ste kdekoľvek práve teraz, niečo pre vás bude.

Možno by ste sa chceli pozrieť do zákulisia našich animácií, napríklad:

Vytvorili sme niekoľko kurzov Skillshare, ktoré vás naučia, ako sme animovali scény z našich videí

pomocou kurzov video lekcií a praktických projektov.

Alebo ak sa chcete najskôr pozrieť na ilustráciu, odporúčame vám

aplikáciu Adobe Illustrator: Level Up Your Colors od Hayden Aube.

Čo však vyberiete ako prvé, na tom až tak nezáleží - dôležité je začať,

pobaviť sa a nabrať novú inšpiráciu.

Neobmedzený prístup do všetkých tried je iba desať dolárov mesačne s ročným prémiovým členstvom.

A prví diváci, ktorí kliknú na 1000 kurzgesagt, kliknú na odkaz v popise, získajú špeciálnu zľavu:

Získate bezplatnú skúšobnú verziu Skillshare Premium.

Ak sa chcete vymaniť zo zabehnutých koľají skúmaním nových zručností a podporou kurzgesagt, vyskúšajte to.

A máme ešte niečo, aby bol váš vzdelávací zážitok skutočne dokonalý:

náš nový notebook Ocean Explorer!

Má nádherné iskrivé fóliové nápisy a vo vnútri 4 ilustrované infografické stránky,

ktoré vás vezmú na cestu pod morom.

Perfektný spoločník pre všetky vaše potreby, ako si robiť poznámky,

navrhnutý a vyrobený s láskou od kurzgesagt merch birbs.

Ďakujeme za sledovanie!