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进出，进出。

活着就是做事。 此刻 ，您的细胞正在用氧气燃烧葡萄糖分子以

提供能量，使您的生命再度珍贵。

为了让氧气进入细胞，您需要呼吸。

呼吸是一个非常棘手的问题的答案：如何获得细胞生存所需的资源，

从外部到内部？每个生物都必须解决这个问题

，并且解决方案出乎意料地因生活中最重要的调节器之一：

大小而不同。

正如我们在其他视频中讨论的那样：

在不同的尺度上，宇宙的物理定律对其居民产生不同的影响。

诸如温度，微重力或表面张力之类的简单事物可能对您而言并不重要，也可能是致命的危险

-取决于您的身高。

生物需要很多不同的材料来维持自身的生存。

而且他们需要以某种方式将它们从外部运输到内部。

对于濒临生存的第一件事，这是一个巨大的问题，因为在我们的宇宙中做任何事情都需要能量。

经过数十亿年的进化，当今 地球上的第一批生物不具备当今拥有的大量工具和技术 。

因此，从一开始，生活就需要找到一种方法，在

不消耗能量的情况下将 好东西藏在 自身 内部，

而将坏东西藏在自身外部。

幸运的是，最初的生活形式非常非常小。

而且由于它们是如此之小，所以他们能够使用一种

基于称为扩散的物理定律 的自由传输形式 。

扩散是宇宙的法则，分子，尤其是液体或气体中的分子，

不断向各个方向移动。

而且由于它们四处移动并相互碰撞以及碰撞其他分子，因此它们倾向于扩散。

例如，如果将方糖放入水中，则一个地方有很多糖，

而另一地方则没有。

当糖分子溶解在水中时，它们将开始随机撞击水分子

和其他糖分子。

慢慢地，所有糖分子将散开并形成不同浓度的多个相。

这些随机的运动会不断地继续下去，直到糖 在水中均匀分布

为止 。

扩散的伟大之处在于生命可以免费使用它，不需要能量。

生活热爱自由事物。因此，地球上所有生命都依赖于扩散。

让我们看看地球上最小的生物，一种细菌。特别是其表面。

细胞膜允许某些分子扩散。

这种特定的细菌消耗氧气以维持生命，而内部则产生二氧化碳

作为废品。

因此，在细菌内部没有很多氧气，但是有很多二氧化碳。

由于扩散，这些分子最终将均匀扩散，因此二氧化碳扩散出去，

同时不断从外部补充氧气。

但是，这种“呼吸”仅适用于很小的世界。

对于细菌，变形虫或您的细胞以及一些很小的动物。

例如，昆虫具有气管的精细网络，带有压力梯度的隧道，

空气在其中可以非常缓慢地扩散并与昆虫细胞交换气体。

但是，即使昆虫似乎也能够收缩其气管

，并且至少有些甚至具有专门的呼吸器官，例如气袋和气袋。

在某种程度上，扩散太慢而无法保持细胞存活。

根本问题是与环境的交换只能发生在表面

，而材料的扩散只能维持一定量的内部。

微小的生物只有一小部分的内部空间或体积，而很多外部

或表面区域。

但是，如果我们想创造一种蓝鲸大小的细菌

并拥有一个非常方便的扩增机，该怎么办？

可悲的是，我们将被平方立方定律搞砸了。

简而言之，这意味着如果您将某个东西放大十倍，则

其外部或表面将增长100倍，而其内部或体积将增长1000倍。

如果我们将细菌铜绿假单胞菌与蓝鲸进行比较，

就会发现该细菌相对于其体积，其表面积比鲸鱼大10,000,000倍。

细菌有很多外部，而鲸鱼有很多内部。

如果我们制造一种像鲸鱼一样大小的细菌-我们的巨型细菌现在内部太多了，现在

大多数内部都离它的表面很远了。

细菌需要的氧气在氧气耗尽之前永远不会到达内部。

我们的巨型细菌会死亡。尽管如此，做大有很多好处。

从更难被食用到更容易被他人食用。

但是细胞的大小受到氧气和营养物质能够有效扩散 以向内部提供足够资源

的距离的限制 。

因此，生命通过形成多细胞结构避免了这个问题，多细胞结构是

由许多细胞而不是一个细胞组成的。

因为如果您有许多小单位而不是一个大单位，扩散会更好。

随着时间的流逝，细胞伙伴开始分享工作和专业知识。

一些细胞专注于感知环境，其他细胞专注于消化，其他细胞专注于运动。

但这还不够。

扩散，表面和能量产生的问题仍然存在，

限制了这些最初的多细胞生命形式可以达到的大小。

因此，为了变得更大，

生命通过具有孔，洞和隧道并自身折叠来解决扩散问题，

因此扩散很容易在每个单元中发生。

自己动手：您认为外部的皮肤表面积约为2平方米。

但是您的肺部表面积约为70平方米。

它们不像气球，而是更像海绵，里面充满了许多紧密包裹的细小气球，

周围是血管。

吸气时，所有这些小气球都会充满新鲜空气。

充满二氧化碳的血液被泵送到气球周围。

然后，扩散的魔力发生了。

氧气扩散到血液中，并被红血球吸收。

二氧化碳从血液中扩散出来并进入您的肺部，在那里可以再次被呼出。

然后，您的血液会将富含氧气的血液带入身体最远的角落，

并吸收二氧化碳废物。

体内扩散的有效距离约为1毫米，

因此体内的每个细胞距血管最多1 毫米 。

因此，像您这样的中型动物需要大量血管才能到达体内的每个细胞。

您的身体仅毛细血管就有大约100,000公里，

表面积大约为1000平方米。

对于您想与外界交换某些东西的所有部分都是如此。

您的身体需要表面来吸收食物中的营养，

因此肠道的表面积只有羽毛球场的一半，大约40平方米。

您越大，所需的隐藏表面就越多。

拿一棵树。它生存的方法是在稀薄的空气和阳光下制造糖。

因此，它需要尽可能大的表面积。

一棵有两千片叶子的橙树的叶表面积为200平方米。

但是实际上发生扩散的叶片内部表面为6000平方米。

根部也一样，水从土壤扩散到无数细小的毛发中，

从而使表面积最大。

一平方米草的根部总计约350平方米的表面！

如果我们看看这个星球上惊人的生活多样性，似乎一切都大不相同。

是的。

但是，每个人的某些基本原理都是相同的，并且数十亿年没有发生太大变化，

如果我们观察很小或非常大的事物：

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