Video

Bản trích

Vào và ra, vào và ra.

Sống còn là làm mọi việc. Ngay giây phút này , các tế bào của bạn đang kết hợp các phân tử glucose với oxy

để tạo ra năng lượng, giúp bạn sống sót trong một khoảnh khắc quý giá khác.

Để đưa oxy đến các tế bào mà bạn đang thở.

Thở là một câu trả lời cho một vấn đề rất hóc búa: Làm thế nào để bạn có được các nguồn lực mà tế bào cần để tồn tại,

từ bên ngoài, vào bên trong tế bào của bạn? Mọi sinh vật đều phải giải quyết vấn đề này

và giải pháp khác nhau một cách đáng ngạc nhiên tùy thuộc vào một trong những yếu tố điều chỉnh quan trọng nhất của sự sống:

Kích thước.

Như chúng ta đã thảo luận trong các video khác:

Ở các quy mô khác nhau, các quy luật vật lý của vũ trụ có những hậu quả khác nhau đối với cư dân của nó.

Những thứ đơn giản như nhiệt độ, vi trọng lực hoặc sức căng bề mặt có thể không quan trọng đối với bạn hoặc là mối nguy hiểm chết người

• tùy thuộc vào độ lớn của bạn.

Sinh vật sống cần rất nhiều chất liệu khác nhau để giữ cho chúng hoạt động.

Và bằng cách nào đó họ cần phải vận chuyển chúng từ bên ngoài vào bên trong.

Đây là một vấn đề rất lớn đối với những thứ đầu tiên sắp tồn tại, bởi vì làm bất cứ điều gì trong vũ trụ của chúng ta đều cần năng lượng.

Và những sinh vật đầu tiên trên trái đất không có đủ các công cụ và kỹ thuật để có được

sự sống ngày nay sau hàng tỷ năm tiến hóa.

Vì vậy, ngay từ đầu, cuộc sống cần phải tìm cách để có được những thứ tốt bên trong

và những thứ xấu bên ngoài mà không cần sử dụng năng lượng.

May mắn thay, những hình thức đầu tiên của sự sống rất rất nhỏ.

Và bởi vì chúng quá nhỏ, chúng có thể sử dụng một hình thức vận chuyển tự

do dựa trên quy luật vật lý gọi là khuếch tán.

Sự khuếch tán là quy luật của vũ trụ mà các phân tử, đặc biệt là trong chất lỏng hoặc chất khí,

liên tục chuyển động xung quanh theo mọi hướng.

Và bởi vì chúng di chuyển xung quanh và va chạm vào nhau và các phân tử khác, chúng có xu hướng lan rộng.

Ví dụ, nếu bạn thả một cục đường vào nước thì nơi này có nhiều đường

và ở nơi khác không có.

Khi các phân tử đường hòa tan trong nước, chúng sẽ bắt đầu va chạm ngẫu nhiên với các phân tử nước

và các phân tử đường khác.

Từ từ tất cả các phân tử đường sẽ lan ra và tạo thành nhiều pha với nồng độ khác nhau.

Những chuyển động ngẫu nhiên này tiếp tục không ngừng, đến một lúc nào đó đường sẽ được rải

đều trong nước.

Điều tuyệt vời của sự khuếch tán là sự sống có thể sử dụng miễn phí, không cần năng lượng.

Và cuộc sống yêu thích những thứ miễn phí. Vì vậy, tất cả sự sống trên trái đất đều dựa vào sự khuếch tán.

Chúng ta hãy nhìn vào sinh vật sống nhỏ nhất trên trái đất, một loại vi khuẩn. Cụ thể là các bề mặt của nó.

Màng tế bào cho phép khuếch tán các phân tử nhất định.

Loại vi khuẩn cụ thể này tiêu thụ oxy để sống, trong khi carbon dioxide được tạo ra bên trong,

như một chất thải.

Vì vậy, bên trong vi khuẩn không có nhiều oxy, mà là rất nhiều carbon dioxide.

Do sự khuếch tán, các phân tử này cuối cùng sẽ trải đều, do đó khí carbon dioxide khuếch tán ra ngoài,

trong khi oxy liên tục được bổ sung từ bên ngoài.

Nhưng kiểu “thở” này chỉ hoạt động đối với thế giới rất nhỏ.

Đối với vi khuẩn, amip hoặc tế bào của bạn và một số động vật rất nhỏ.

Ví dụ, côn trùng có một mạng lưới khí quản nhỏ, các đường hầm với độ dốc áp suất,

nơi không khí có thể khuếch tán rất chậm và trao đổi khí với các tế bào côn trùng.

Nhưng ngay cả côn trùng dường như có thể co khí quản của chúng

và ít nhất một số thậm chí còn có các cơ quan thở chuyên biệt như xoắn khuẩn và bao khí.

Ở một số quy mô nhất định, sự khuếch tán quá chậm để giữ cho các tế bào sống.

Vấn đề cơ bản là sự trao đổi với môi trường chỉ có thể xảy ra ở bề mặt

và sự khuếch tán của vật chất chỉ có thể duy trì một lượng nhất định bên trong.

Những sinh vật nhỏ bé chỉ có một ít bên trong, hoặc thể tích và rất nhiều bên ngoài,

hoặc diện tích bề mặt.

Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta muốn tạo ra một vi khuẩn có kích thước bằng một con cá voi xanh

và có một máy phóng to rất tiện lợi?

Đáng buồn là chúng ta sẽ bị rối bởi luật hình khối vuông.

Tóm lại, điều đó có nghĩa là nếu bạn làm một thứ gì đó lớn hơn gấp mười lần, thì

bên ngoài hoặc bề mặt của nó sẽ phát triển thêm 100 lần nhưng bên trong của nó, hoặc thể tích tăng gấp 1000 lần.

Nếu chúng ta so sánh vi khuẩn Pseudomonas aeruginosa với cá voi xanh,

chúng ta thấy rằng vi khuẩn có bề mặt lớn hơn 10.000.000 lần so với thể tích của nó so với cá voi.

Vi khuẩn có rất nhiều bên ngoài, trong khi cá voi có rất nhiều bên trong.

Nếu chúng ta tạo ra một con vi khuẩn có kích thước bằng một con cá voi - thì con vi khuẩn khổng lồ của chúng ta hiện có quá nhiều bên trong

và phần lớn bên trong của nó hiện ở rất xa bề mặt của nó.

Ôxy mà vi khuẩn của chúng ta cần sẽ không bao giờ đến được bên trong trước khi nó cạn kiệt ôxy.

Vi khuẩn khổng lồ của chúng ta sẽ chết. Tuy nhiên, lớn hơn có nhiều mặt lợi.

Từ việc khó ăn hơn trở nên dễ ăn hơn người khác.

Nhưng kích thước của tế bào bị giới hạn bởi khoảng cách oxy và chất dinh dưỡng có thể khuếch tán hiệu quả

để cung cấp đủ nguồn bên trong.

Vì vậy, sự sống đã tránh được vấn đề này bằng cách hình thành các cấu trúc đa bào -

Chúng sinh gồm nhiều tế bào thay vì một.

Bởi vì khuếch tán hoạt động tốt hơn nếu bạn có nhiều đơn vị nhỏ thay vì một đơn vị lớn hơn nhiều.

Theo thời gian, những người bạn trong tế bào bắt đầu chia sẻ công việc và chuyên môn hóa.

Một số tế bào tập trung vào việc cảm nhận môi trường, những tế bào khác về tiêu hóa, những tế bào khác về chuyển động.

Nhưng điều đó vẫn chưa đủ.

Vấn đề khuếch tán và sản sinh bề mặt và năng lượng vẫn còn,

hạn chế kích thước mà các dạng sống đa bào đầu tiên này có thể đạt được.

Vì vậy, để trở nên lớn hơn nữa -

sự sống đã giải quyết vấn đề khuếch tán bằng cách có các lỗ, hang động và đường hầm và bằng cách tự gấp vào trong,

do đó , sự khuếch tán có thể xảy ra dễ dàng trong mỗi tế bào.

Hãy tự chụp: Những gì bạn coi là bên ngoài của bạn, làn da của bạn, có diện tích bề mặt khoảng 2 mét vuông.

Nhưng phổi của bạn có diện tích bề mặt khoảng 70 mét vuông.

Chúng không giống như những quả bóng bay, chúng giống như những miếng bọt biển chứa đầy những quả bóng bay nhỏ được đóng gói chặt chẽ,

bao quanh bởi các mạch máu.

Khi bạn hít vào, tất cả những quả bóng bay nhỏ này sẽ chứa đầy không khí trong lành.

Máu chứa đầy CO2 được bơm xung quanh các quả bóng bay.

Và sau đó điều kỳ diệu của sự khuếch tán xảy ra.

Ôxy khuếch tán vào máu nơi nó được các tế bào hồng cầu thu nhận.

Và CO2 sẽ khuếch tán ra khỏi máu và vào phổi của bạn, nơi nó có thể được thở ra một lần nữa.

Sau đó, máu của bạn sẽ mang máu giàu oxy đến các góc xa nhất của cơ thể

và thải CO2.

Sự khuếch tán trong cơ thể có hiệu quả khoảng một milimet,

vì vậy mỗi tế bào trong cơ thể bạn cách mạch máu tối đa là một milimet.

Vì vậy, những động vật có kích thước trung bình như bạn cần rất nhiều mạch máu để đến mọi tế bào trong cơ thể.

Chỉ riêng cơ thể bạn đã có khoảng 100.000 km mao mạch,

là mạch máu nhỏ nhất của bạn, với diện tích bề mặt khoảng 1000 mét vuông.

Điều này đúng cho tất cả các bạn muốn trao đổi thứ gì đó với thế giới bên ngoài.

Cơ thể bạn cần bề mặt để hấp thụ chất dinh dưỡng từ thức ăn của bạn,

vì vậy đường ruột của bạn có diện tích bề mặt bằng một nửa sân cầu lông, khoảng 40 mét vuông.

Bạn càng lớn, bạn càng cần nhiều bề mặt ẩn.

Đi một cái cây. Cách của nó để tồn tại là tạo ra đường từ không khí loãng và ánh sáng mặt trời.

Vì vậy, nó cần càng nhiều diện tích bề mặt càng tốt.

Một cây cam có hai nghìn chiếc lá có diện tích mặt lá là 200 mét vuông.

Nhưng bề mặt bên trong lá nơi thực sự xảy ra hiện tượng khuếch tán là 6000 mét vuông.

Rễ cũng vậy, nước khuếch tán từ đất thành vô số lông nhỏ giúp

tăng tối đa diện tích bề mặt.

Rễ của một mét vuông cỏ tạo ra khoảng 350 mét vuông bề mặt!

Nếu chúng ta nhìn vào sự đa dạng ngoạn mục của sự sống trên hành tinh này, có vẻ như mọi thứ đều khá khác biệt.

Và đúng như vậy.

Nhưng một số nguyên tắc cơ bản là giống nhau đối với mọi người và không thay đổi đáng kể trong hàng tỷ năm,

nếu chúng ta nhìn vào những điều rất nhỏ hoặc rất lớn:

Chất thải ra ngoài và nhiên liệu tươi đi vào. Động vật lớn chỉ cần rất nhiều phức tạp hệ thống ống nước để làm cho nó có thể.

Nhiên liệu tươi là thứ mà tất cả chúng ta có thể sử dụng bất cứ lúc nào, đặc biệt là cho sự sáng tạo của chúng ta.

Tất cả những gì thực sự cần là thử một cái gì đó mới và chúng tôi có cơ hội hoàn hảo để giúp bạn bắt đầu:

Chúng tôi hợp tác với Skillshare, một cộng đồng học tập trực tuyến cung cấp các khóa học về hầu hết mọi kỹ năng sáng tạo,

chẳng hạn như Thiết kế, Minh họa, Hoạt hình, Nhiếp ảnh và Nấu ăn.

Họ có hàng ngàn khóa học bắt đầu từ mọi cấp độ,

vì vậy dù bạn ở đâu ngay bây giờ cũng sẽ có thứ cho bạn.

Có thể bạn muốn xem lại hậu trường của các hoạt ảnh của chúng tôi chẳng hạn:

Chúng tôi đã tạo một vài lớp học Kỹ năng chia sẻ để dạy bạn cách chúng tôi tạo hoạt cảnh từ video của mình

với các lớp học video và các dự án thực hành.

Hoặc nếu bạn muốn xem minh họa trước, chúng tôi khuyên bạn nên dùng

Adobe Illustrator: Nâng cấp màu sắc của Hayden Aube.

Nhưng những gì bạn chọn đầu tiên không thực sự quan trọng lắm - phần quan trọng là bắt đầu,

vui chơi và lấy cảm hứng mới.

Quyền truy cập không giới hạn vào tất cả các lớp học chỉ với mười đô la một tháng với tư cách thành viên cao cấp hàng năm.

Và 1000 người xem kurzgesagt đầu tiên nhấp vào liên kết trong phần mô tả sẽ nhận được ưu đãi đặc biệt:

Bạn sẽ được dùng thử miễn phí Skillshare Premium.

Nếu bạn muốn thoát ra khỏi guồng quay của mình bằng cách khám phá một kỹ năng mới và hỗ trợ kurzgesagt, hãy thử.

Và chúng tôi có một thứ khác để làm cho trải nghiệm học tập của bạn thực sự hoàn hảo:

Ocean Explorer Notebook mới của chúng tôi!

Nó có các chữ cái lấp lánh tuyệt đẹp và 4 trang đồ họa thông tin minh họa bên trong,

đưa bạn vào một cuộc hành trình dưới biển.

Người bạn đồng hành hoàn hảo cho mọi nhu cầu ghi chú của bạn,

được thiết kế và sản xuất bằng tình yêu thương bởi yếm hàng hóa kurzgesagt.

Cảm ơn vì đã xem!