Video

Transkript

Nefes alın, nefes verin.

Nefes alın, nefes verin.

Hayatta kalma bazı şeyleri yapmayla olur.

Tam şu anda hücreleriniz…

…enerjiyi kullanılabilir hâle getirmek için glikoz moleküllerini oksijenle yakmakta.

Bu da, sizi bir süre daha hayatta tutacak.

Hücrelerinize oksijen ulaştırmak için nefes alırsınız.

Nefes alma, çok zor bir problemin cevabıdır:

Hücrelerinizin hayatta kalmaları için ihtiyaç duyduğu kaynakları dışarıdan içeriye nasıl aldığınızın yani.

Her canlı bu problemi çözmek zorundadır.

Ve çözüm de…

…yaşamın en önemli düzenleyicilerinden birine bağlı olarak şaşırtıcı derecede farklılık gösterir:

Boyuta.

Diğer videolarımızda da bahsettiğimiz gibi…

…farklı boyut ölçeklerinde, evrenin fiziksel yasaları sakinleri için farklı sonuçlara sahiptir.

Sıcaklık, mikro yerçekimi yahut yüzey gerilimi gibi basit şeyler…

…boyutça ne kadar büyük olduğunuza bağlı olarak sizin için sorun teşkil etmeyebilir ya da ölümcül olmayabilir.

Canlı varlıklar, yaşamayı sürdürebilmek için bir sürü değişik maddeye ihtiyaç duyarlar.

Bu maddeleri de, bir şekilde dışlarından içlerine nakletmeleri gerekir.

Bu, hayatta olmanın eşiğindeki ilk şeyler için büyük bir sorun teşkil etmekteydi…

…çünkü evrenimizde herhangi bir şey yapmak enerji gerektirmektedir.

Ve yeryüzündeki ilk canlılar…

…milyarlarca yıllık evrim sonrası oluşmuş, yaşamın bugün sahip olduğu…

…bol miktarda araç ve tekniğe sahip değildiler.

Yani ilk başta…

…yaşamın, enerji kullanmadan iyi şeyleri içine, kötüleri de dışına çıkarmanın bir yolunu bulması gerekiyordu.

Neyse ki, ilk yaşam formları aşırı ufaktılar.

Çok ufak olduklarından da…

…“difüzyon” denilen fiziksel bir yasaya dayanan serbest ulaşım biçimini kullanabildiler.

Difüzyon, moleküllerin özellikle sıvılarda ya da gazlarda…

…sürekli olarak her yöne hareket ettiği evrenin bir kanunudur.

Moleküller, hareket edip birbirlerine ve öteki moleküllere çarptıkları için de…

…yayılma eğilimi gösterirler.

Örneğin, suya bir küp şeker atarsanız…

…bir yerde çok şeker olmuş, başka bir yerde ise hiç şeker olmamış olur.

Şeker molekülleri suda çözündükçe…

…su moleküllerine ve diğer şeker moleküllerine rastgele çarpmaya başlarlar.

Yavaş yavaş, tüm şeker molekülleri yayılıp…

…birden çok değişik konsantrasyon aşamalarını oluşturacaklardır.

Bu rastgele hareketler…

…bir süre sonra şeker suya eşit olarak dağılıncaya kadar hiç durmadan devam eder.

Difüzyonla alâkalı harika olan şey ise…

…yaşamın onu bedavaya kullanabilir olmasıdır, çünkü enerji gerektirmez.

Ve yaşam bedava şeylere bayılır.

Bu yüzden dünyadaki yaşamın tamamı difüzyon yapar.

Gelin dünyada bulunan en küçük canlıya, bir bakteriye bakalım.

Özellikle de yüzeyine.

Hücre zarları, belli moleküllerin difüzyonuna izin verir.

Bu spesifik bakteri, yaşamak için oksijen tüketirken…

…içinde atık ürün olarak karbondioksit üretilir.

Yani, bakterinin içinde çok miktarda oksijen değil karbondioksit vardır.

Difüzyon sebebiyle bu moleküller en sonunda eşit olarak yayılacaklardır…

…böylece de, oksijen sürekli olarak dışarıdan yenilenirken karbondioksit dışarıya difüze edilir.

Fakat böyle bir “nefes alma”, sadece çok küçük olan âlemde işe yarar.

Yani bakterilerde, amiplerde ya da hücrelerinizde ve birkaç ufak hayvanda.

Örneğin böceklerin, ince bir soluk borusu ağı, yani havanın çok yavaş bir şekilde yayılabileceği…

…ve böcek hücreleriyle gaz alışverişinde bulunabileceği bir basınç gradyanına sahip tünelleri vardır.

Fakat böcekler bile nefes borularını kasabiliyor gibiler.

Hatta bazıları, solunum delikleri ve hava kesecikleri gibi özel solunum organları geliştirmiştir.

Belli boyut ölçeklerinde…

…difüzyon, hücreleri hayatta tutmak için çok yavaş kalmaktadır.

Temel problem, çevre ile alışverişin ancak yüzeyde gerçekleşebilmesi…

…ve malzemelerin difüzyonunun ancak belirli bir miktarda “içeri kısmı” destekleyebilmesidir.

Ufak boyutlu canlıların sadece azıcık içeri kısımları, yani hacimleri varken…

…bir sürü dış kısımları, yani yüzey alanları vardır.

Peki ya çok kullanışlı bir büyütme makinemiz olsaydı…

…ve mavi balina büyüklüğünde bir bakteri yaratmak isteseydik?

Maalesef ki, “kare-küp kanunu” işimizi bozardı.

Bunun kısaca tanımı şudur:

Eğer bir şeyi 10 kat büyütürseniz…

…dış kısımları, yani yüzeyi 100 kat büyür…

…ama iç kısımları, yani hacmiyse 1000 kat büyür.

Pseudomonas aeruginosa bakterisini bir mavi balina ile karşılaştıracak olursak…

…bakterinin, hacmine oranla balinadan 10 milyon kat daha fazla yüzeye sahip olduğunu görürüz.

Bakterinin bir sürü dış kısmı varken balinanın bir sürü iç kısmı vardır.

Eğer bir bakteriyi balina büyüklüğüne getirirsek…

…dev bakterimizin artık çok fazla iç kısmı olur ve iç kısımlarının çoğu artık yüzeyden çok uzaktadır.

İhtiyacı olan oksijen daha içeriye varmadan bakterimiz oksijensiz kalırdı.

Dev bakterimiz…

…ölüverirdi.

Yine de, büyük olmanın avantajları da yok değildir.

Başkaları tarafından yenmenin zor olması ve diğerlerini yemesinin kolay olması gibi mesela.

Fakat hücrelerin boyutu…

…oksijenin ve besinlerin içeriye yeterli kaynakları sağlamak için…

…etkili bir biçimde difüze edilebileceği mesafeyle limitlidir.

Bu yüzden yaşam…

…çok hücreli yapılar, yani tek hücreli yerine birden çok hücreli şeyler oluşturarak bu problemi önlemiştir.

Çünkü difüzyon, tek bir büyük biriminiz yerine çok sayıda küçük biriminiz varsa daha iyi işler.

Zamanla hücre kankalar işleri paylaşıp uzmanlaşmaya başladılar.

Bazı hücreler çevreyi algılamaya, bazıları sindirime, bazıları da harekete odaklandılar.

Ama bu yine de yeterli değildi.

Difüzyon, yüzey alanı ve enerji üretimi problemleri devam etti…

..ve bu, ilk çok hücreli yaşamın ulaşabileceği boyutları sınırladı.

Bu yüzden yaşam daha da büyüyebilmek için…

…difüzyon problemini deliklere, mağaralara ve tünellere sahip olarak ve de kendi üzerine katlanarak çözdü.

Böylece difüzyon, hücrelerin her birinde kolayca gerçekleşebilecekti.

Kendinizi ele alın mesela:

Dış kısmınız olarak saydığınız derinizin, yaklaşık 2 m² yüzey alanı vardır.

Ama akciğerlerinizin yaklaşık 70 m² yüzey alanı vardır.

Balon gibi değil de…

…kan damarlarıyla çevrili, sıkıca paketlenmiş minik balonlarla dolu süngerler gibidirler.

Nefes aldığınızda bu minik balonların hepsi temiz hava ile dolar.

Karbondioksit ile dolu olan kan balonların etrafına pompalanır.

Sonrasında da difüzyon mucizesi gerçekleşir.

Oksijen kana difüze edilir, oradan da kırmızı kan hücreleri tarafından alınır.

Ve karbondioksit de, kandan dışarı ciğerlerinize difüze edilir, oradan da tekrardan dışarıya solunur.

Sonra da kanınız, oksijence zengin kanı vücudunuzun en uzak köşelerine taşır…

…ve karbondioksit atıklarını toplar.

Vücuttaki difüzyon yaklaşık 1 mm mesafede etkilidir.

Bu nedenle, vücudunuzdaki hücrelerin hepsi, kan damarlarından en fazla 1 mm uzaklıktadır.

Yani sizin gibi orta boyutlu hayvanlar…

…vücuttaki her hücreye ulaşabilmek için çok sayıda kan damarına ihtiyaç duyarlar.

Vücudunuzda sadece yaklaşık 100,000 km’lik kılcal damar…

…yani yaklaşık 1,000 m² yüzey alanına sahip olan en küçük kan damarlarından vardır.

Bu, dış dünyayla bir şeyler değiş tokuş etmek isteyen tüm parçalarınız için de geçerlidir.

Vücudunuzun, yiyeceğinizden besinleri alabilmesi için yüzeylere ihtiyacı vardır.

Bu yüzden de bağırsağınızın yarım badminton kortu…

…yani kabaca 40 m² kadar yüzey alanı vardır.

Ne kadar büyükseniz, o kadar fazla gizli yüzey alanına ihtiyacınız olur.

Örneğin bir ağacı ele alalım:

Hayatta kalabilmesi, hava ve güneş ışığından şeker üretebilmesiyle olur.

Yani epeyce fazla yüzey alanına ihtiyacı vardır.

2,000 yapraklı bir portakal ağacı…

…200 m²’lik yaprak yüzey alanına sahiptir.

Ancak yaprakların içindeki difüzyonun aslen gerçekleştiği yüzey 6,000 m²’dir!

Aynısı, suyun topraktan yüzey alanını artıran sayısız küçük kıllara difüze edildiği kökler için de geçerlidir.

1 m²’lik çimin kökleri yaklaşık 350 m²’lik bir yüzey alanına tekabül eder!

Bu gezegende bulunan olağanüstü yaşam çeşitliliğine baktığımızda…

…her canlı birbirinden epeyce farklıymış gibi gözükür.

Ve öyledir de zaten.

Ancak bazı temel ilkeler her canlı için aynıdır…

…ve milyarlarca yıl boyunca önemli sayılabilecek ölçüde değişmemiştir.

Aşırı ufak şeylere de baksak, aşırı büyük şeylere de baksak şunu görürüz:

Atıklar dışarı atılır, taze yakıtlar içeri alınır.

Ancak büyük hayvanlar, bunun gerçekleşebilmesi için bir sürü kompleks sisteme ihtiyaç duyarlar.

ᴛüʀᴋçᴇ ᴀʟᴛʏᴀᴢı & ᴀçıᴋʟᴀᴍᴀʟᴀʀ: {yigithan.kilinc

[Sponsor]