Відео

Транскрипція

Вхід і вихід, вхід і вихід.

Залишатися в живих - це робити щось. Цієї секунди ваші клітини спалюють молекули глюкози з киснем,

щоб забезпечити доступність енергії, яка підтримує вас у житті ще на один цінний момент.

Для надходження кисню до клітин ви дихаєте.

Дихання є відповіддю на дуже важку проблему: як ви отримуєте ресурси, необхідні вашим клітинам, щоб вижити,

зовні, всередині клітин? Кожна жива істота повинна вирішити цю проблему,

і рішення напрочуд різне залежно від одного з найважливіших регуляторів життя:

розміру.

Як ми вже обговорювали в інших відео:

У різних масштабах фізичні закони Всесвіту мають різні наслідки для його мешканців.

Прості речі, такі як температура, мікрогравітація або поверхневий натяг, можуть не мати для вас значення або становити смертельну небезпеку

• залежно від того, наскільки ви великі.

Живим істотам потрібно багато різних матеріалів, щоб підтримувати себе.

І їм якось потрібно транспортувати їх ззовні всередину.

Це було величезною проблемою для перших речей на межі того, щоб бути живими, тому що робити що-небудь у нашому Всесвіті вимагає енергії.

І перші живі істоти на землі не мали того ряду доступних знарядь і технік

, як сьогодні життя після мільярдів років еволюції.

Тож на самому початку життя потрібно було знайти спосіб отримати хороші речі всередині,

а погані поза собою, не використовуючи енергію.

На щастя, перші форми життя були дуже і дуже маленькими.

І оскільки вони були настільки малі, вони змогли користуватися безкоштовним видом транспорту,

який базувався на фізичному законі, який називається дифузією.

Дифузія - це правило Всесвіту, згідно з яким молекули, особливо в рідинах або газах,

постійно рухаються у всіх напрямках.

І оскільки вони рухаються навколо і стикаються один з одним та іншими молекулами, вони, як правило, поширюються.

Наприклад, якщо ви опустите кубик цукру у воду, то в одному місці багато цукру,

а в іншому - ні.

Коли молекули цукру розчиняються у воді, вони починають хаотично натикатися на молекули води

та інші молекули цукру.

Повільно всі молекули цукру поширяться і утворюватимуть безліч фаз різної концентрації.

Ці випадкові рухи тривають нескінченно, поки в певний момент цукор не розподілиться

рівномірно у воді.

Найцікавіше в дифузії полягає в тому, що життя може використовувати її безкоштовно, вона не вимагає енергії.

А життя любить безкоштовні речі. Отже, все життя на землі покладається на дифузію.

Давайте розглянемо найменшу живу істоту на землі - бактерію. Зокрема його поверхні.

Клітинні мембрани дозволяють дифузію певних молекул.

Ця специфічна бактерія споживає кисень, щоб жити, тоді як вуглекислий газ утворюється всередині

як відхід.

Отже, всередині бактерії є не багато кисню, але багато вуглекислого газу.

Через дифузію ці молекули з часом поширюватимуться рівномірно, тому вуглекислий газ дифундує,

тоді як кисень постійно поповнюється зовні.

Але такий вид “дихання” працює лише для дуже маленького світу.

Для бактерій, амеб або ваших клітин та кількох дуже маленьких тварин.

Наприклад, комахи мають тонку мережу трахеї, тунелі з градієнтом тиску,

де повітря дуже повільно може дифундувати і обмінюватися газами з клітинами комах.

Але навіть комахи, здається, можуть скоротити трахею,

і принаймні у деяких навіть є спеціалізовані органи дихання, такі як дихальці та мішки.

У певних масштабах дифузія занадто повільна, щоб підтримувати клітини живими.

Основна проблема полягає в тому, що обмін з навколишнім середовищем може відбуватися лише на поверхні,

а дифузія матеріалів може підтримувати лише певну кількість усередині.

Крихітні живі істоти мають лише трохи всередині, або об’єм, і багато зовні,

або площу поверхні.

Але що, якби ми хотіли створити бактерію розміром із синього кита

і мали дуже зручну машину для збільшення?

Ми, на жаль, були б заплутані законом квадратного куба.

У двох словах це означає, що якщо ви зробите щось у десять разів більше,

його зовнішня поверхня або поверхня зросте в 100, а внутрішня частина або об’єм зросте в 1000 разів.

Якщо порівняти бактерію Pseudomonas aeruginosa із синім китом,

ми побачимо, що бактерія має у 10 000 000 разів більше поверхні щодо свого об’єму, ніж кит.

У бактерії багато зовнішніх сторін, тоді як у кита багато внутрішньої частини.

Якщо ми зробимо бактерію розміром з кита - у нашої гігантської бактерії зараз надто багато внутрішньої частини,

і більша частина її всередині зараз дуже далеко від її поверхні.

Кисень, який потрібен нашій бактерії, ніколи не потрапляв би всередину до того, як у нього закінчиться кисень.

Наша гігантська бактерія просто загине. Тим не менше, бути більшим має багато переваг.

Від того, що вас важче з’їсти, до того, щоб полегшити їжу інших.

Але розмір клітин обмежується відстанню кисню та поживних речовин, які можуть ефективно дифузувати,

забезпечуючи всередині достатньо ресурсів.

Тож життя уникло цієї проблеми, утворивши багатоклітинні структури -

Сутності, що складаються з багатьох клітин замість однієї.

Оскільки дифузія працює краще, якщо у вас багато маленьких одиниць замість однієї набагато більшої.

З часом друзі з клітин почали ділитися роботою та спеціалізуватися.

Одні клітини зосереджувались на відчутті навколишнього середовища, інші на травленні, інші - на русі.

Але цього все одно було недостатньо.

Проблема дифузії та виробництва поверхні та енергії залишалася,

обмежуючи розмір, який могли досягти ці перші багатоклітинні форми життя.

Тож для того, щоб стати ще більшим -

життя вирішило проблему дифузії, маючи діри та печери та тунелі та складаючись на собі,

тому дифузія могла легко відбуватися у кожній із клітин.

Візьміть себе: те, що ви вважаєте своїм зовнішнім виглядом, шкірою, має площу близько 2 квадратних метрів.

Але ваші легені мають площу близько 70 квадратних метрів.

Вони не схожі на повітряні кулі, вони більше нагадують губки, наповнені безліччю щільно упакованих крихітних повітряних куль,

оточених кровоносними судинами.

Коли ви вдихаєте, всі ці крихітні повітряні кулі наповнюються свіжим повітрям.

Кров, наповнена CO2, закачується навколо повітряних куль.

І тоді відбувається магія дифузії.

Кисень дифундує в кров, де його підбирають еритроцити.

А СО2 дифундує з крові та потрапляє у ваші легені, де його можна знову видихнути.

Потім ваша кров доставляє кров, багату киснем, у найвіддаленіші куточки вашого тіла

і збирає відходи CO2.

Дифузія в організмі ефективна приблизно на один міліметр,

тому кожна клітина вашого тіла знаходиться на відстані щонайбільше одного міліметра від кровоносної судини.

Тож тваринам середнього розміру, як вам, потрібно багато кровоносних судин, щоб дістатися до кожної клітини тіла.

Тільки ваше тіло має близько 100 000 кілометрів капілярів,

найдрібніших з ваших кровоносних судин, площею близько 1000 квадратних метрів.

Це справедливо для всіх частин вас, які хочуть щось обмінятися із зовнішнім світом.

Твоє тіло потребує поверхонь, щоб приймати поживні речовини з їжі,

тож кишка має площу в половину бадмінтонного майданчика, приблизно 40 квадратних метрів.

Чим більше ви, тим більше прихованих поверхонь вам потрібно.

Візьміть дерево. Його спосіб залишитися в живих - створити цукор з повітря і сонячного світла.

Тож йому потрібно якомога більше площі поверхні.

Апельсинове дерево з двома тисячами листя має площу листя 200 квадратних метрів.

Але поверхня всередині листя, де насправді відбувається дифузія, становить 6000 квадратних метрів.

Те саме з корінням, де вода дифундує з ґрунту на незліченні крихітні волоски, які

максимізують площу поверхні.

Коріння одного квадратного метра трави складають близько 350 квадратних метрів поверхні!

Якщо ми подивимося на захоплююче різноманіття життя на цій планеті, то здається, що все досить інакше.

І воно є.

Але деякі основні принципи однакові для всіх і не змінюються суттєво протягом мільярдів років,

якщо ми подивимось на дуже маленьке або дуже велике:

відходи виходять і свіже паливо надходить. Великим тваринам просто потрібно багато складного сантехніка, щоб це стало можливим.

Свіже паливо - це те, що ми всі можемо використовувати час від часу, особливо для своєї творчості.

Все, що насправді потрібно - це спробувати щось нове, і ми маємо прекрасну можливість розпочати роботу:

ми співпрацювали зі Skillshare, онлайн-навчальним співтовариством, яке пропонує курси майже будь-яких творчих навичок,

таких як Дизайн, Ілюстрація, Анімація, Фотографія та Кулінарія.

Вони мають тисячі курсів, починаючи з кожного рівня,

тож де б ви зараз не знаходились, знайдеться щось для вас.

Можливо, ви хочете зазирнути за лаштунки нашої анімації, наприклад:

ми зробили кілька класів Skillshare, які навчать вас, як ми анімували сцени з наших відео за

допомогою уроків відеоуроків та практичних проектів.

Або якщо ви віддаєте перевагу вивченню ілюстрацій спочатку, ми рекомендуємо

Adobe Illustrator: Level Up Your Colors від Hayden Aube.

Але те, що ви оберете спочатку, насправді не має великого значення - головне - розпочати,

повеселитися та отримати нове натхнення.

Необмежений доступ до всіх класів становить лише десять доларів на місяць при щорічній членській премії.

І перші 1000 глядачів курцгезагту, які натиснули посилання в описі, отримали спеціальне задоволення:

Ви отримаєте безкоштовну пробну версію Skillshare Premium.

Якщо ви хочете вирватися зі своєї колії, досліджуючи нові навички та підтримуючи курцгесагт, спробуйте.

І у нас є ще щось, щоб зробити ваш досвід навчання справді ідеальним:

наш новий блокнот Ocean Explorer!

На ньому є красиві блискучі написи на фользі та 4 ілюстровані сторінки з інфографікою, що

ведуть вас у подорож під морем.

Ідеальний супутник для всіх ваших записів,

створених і виготовлених із любов’ю курчгесагтськими мерч-бірбами.

Дякую за перегляд!