Cómo hacer explotar a un elefante con ciencia. El tamaño de la vida 2
Summary
TLDRThis script explores the hypothetical scenario of scaling a mouse to the size of an elephant and an elephant to the size of a mouse, highlighting the biological impossibilities and consequences. It delves into cellular dimensions, energy production via mitochondria, and the challenges of heat dissipation in larger bodies due to the square-cube law. The video explains how larger animals like elephants have evolved to dissipate heat more effectively with larger body parts like ears, and how their slower cellular metabolism helps regulate internal temperature. Conversely, smaller animals like the Etruscan shrew maintain a rapid metabolism to generate sufficient heat, requiring constant feeding to survive. The script concludes with a fascinating fact about the similar total heart beats across mammals, regardless of their size.
Takeaways
- 🐘 If we were to shrink an elephant to the size of a mouse, it would quickly freeze to death due to its inability to maintain body heat.
- 🐭 Conversely, if a mouse were enlarged to the size of an elephant, it would explode due to the rapid generation of heat from its cells and lack of surface area to dissipate it.
- 🔋 Cells are the basic unit of life, and their size is similar across different species, regardless of the overall size of the organism.
- 🔥 Cells generate heat through metabolic processes, especially in the mitochondria, which convert food and oxygen into usable chemical energy.
- 🌡 The rate of heat production is tied to the number of cells and their metabolic activity, which can be problematic for larger animals.
- 📏 The surface area to volume ratio is crucial for heat exchange; as animals grow larger, their volume increases much faster than their surface area.
- ⏳ The square-cube law dictates that as an object's size increases, its surface area increases slower than its volume, affecting heat dissipation.
- 🐘 Elephants have evolved to deal with excess heat, with large, flat ears providing a large surface area for heat dissipation.
- 🐭 Small animals, like the Etruscan shrew, have a high metabolic rate and need to consume a large amount of food to maintain their body temperature.
- ❤️ The total number of heartbeats in a mammal's lifetime tends to be similar across different species, regardless of size.
- 👶 The metabolic rate of a fetus in the womb matches that of the mother's organs until birth, after which it rapidly accelerates to match its own species' rate.
Q & A
What would happen if an elephant were the size of a mouse and a mouse were enlarged to the size of an elephant?
-The tiny elephant would struggle to move and eventually die from cold, while the enlarged mouse would become uncomfortable and then explode due to the heat generated by its increased size.
Why do cells in different species have similar dimensions despite their overall size differences?
-Cells have similar dimensions because they need to perform numerous tasks and require energy, which is produced by mitochondria in a similar manner across species.
How do cells convert food and oxygen into usable chemical energy?
-Cells convert food and oxygen into usable chemical energy through a process that occurs in the mitochondria, which function like small power plants or engines that produce ATP for the cell to use.
Why do larger animals have a harder time dissipating heat compared to smaller ones?
-Larger animals have a harder time dissipating heat because the surface area through which heat is lost increases less rapidly than the volume, which contains more cells generating heat.
What is the 'square-cube law' and how does it affect larger animals?
-The square-cube law states that as an object's size increases, its surface area increases by the square of the scale factor, while its volume increases by the cube of the scale factor. This affects larger animals because they generate more heat but have a relatively smaller surface area to dissipate it.
How have elephants evolved to deal with the problem of heat dissipation?
-Elephants have evolved to have large, flat ears which provide a large surface area for heat dissipation. Additionally, their cells are much slower than those of smaller animals, reducing their metabolic rate and heat production.
How does the metabolism of an animal relate to its size?
-The metabolism of an animal is generally slower the larger it is. Larger animals have fewer active 'furnaces' or mitochondria relative to their size, which results in a slower metabolic rate.
What is the smallest mammal on Earth and how does it deal with the rapid heat dissipation?
-The smallest mammal on Earth is the shrew, which has a very high metabolic rate to keep from cooling down quickly. Its cells work at full capacity, and it has to eat constantly to meet its energy needs.
How much food does a shrew need to consume to survive compared to an elephant?
-A shrew needs to consume 200% of its body weight in food daily to survive, which is equivalent to eating 40 times more food per unit of body volume than an elephant.
What happens to the heart rate of a newborn baby in the first few days after birth?
-In the first few days after birth, a newborn baby's internal processes accelerate, and by 36 hours, the rhythm of its cells matches that of other mammals of its size, transitioning from being part of a whole to an individual.
Do all mammals have a similar total number of heartbeats over their lifetime?
-Yes, mammals typically have a similar total number of heartbeats over their lifetime, usually around a billion.
Outlines
🐘 The Consequences of Size Alteration
The script begins with a hypothetical scenario where an elephant is shrunk to the size of a mouse and a mouse is enlarged to the size of an elephant. It explains that the tiny elephant would quickly die from the cold due to its inability to regulate its body temperature, while the enlarged mouse would explode due to the excessive heat generated by its cells. The video then delves into the biological basis of life, focusing on cells and their size across different species. It explains the role of mitochondria in converting food and oxygen into usable energy and the challenges faced by larger animals in dissipating the heat generated by their cells. The script introduces the concept of the 'square-cube law,' which illustrates the disproportionate increase in volume compared to surface area as an object grows, and how this affects the ability of large animals to regulate heat.
🔥 Metabolic Rates and the Scaling of Life
This paragraph explores how the size of an organism affects its metabolic rate and heat production. It describes how larger animals, like elephants, have evolved to have slower metabolic rates to prevent overheating, while smaller animals, such as the Etruscan shrew, have extremely high metabolic rates to generate enough heat to survive. The shrew, being the smallest mammal, has a heart rate of up to 1200 beats per minute and must consume a significant portion of its body weight in food daily to maintain its energy levels. The script also humorously imagines the consequences of an elephant with the metabolic rate of a shrew, suggesting it would explode from the heat generated. The paragraph concludes by highlighting the similarities between large and small mammals in terms of their total heart beats over a lifetime, suggesting an underlying balance in the pace of life regardless of size.
Mindmap
Keywords
💡Elephant
💡Mouse
💡Mitochondria
💡Metabolism
💡Surface Area to Volume Ratio
💡Thermoregulation
💡Evolution
💡Shrew
💡Heartbeat
💡Embryo
💡Weeks
Highlights
An elephant shrunk to the size of a mouse would freeze to death due to its inability to regulate body temperature.
A mouse enlarged to the size of an elephant would explode due to the rapid heat generation from its cells.
Cells of different species have similar dimensions, regardless of the size of the organism.
Cells convert food and oxygen into usable chemical energy in mitochondria, the cell's power plants.
Human skin cells can reach temperatures up to 50 degrees Celsius due to heat from mitochondria.
The larger an animal, the more heat it generates, posing a cooling challenge.
Animals have evolved to deal with heat, such as elephants with their large, flat ears for heat dissipation.
Elephant cells are much slower than mouse cells, affecting their metabolic rate.
Larger animals have a lower metabolic rate, moving at a relaxed pace.
Small animals have a high surface area to volume ratio, allowing for quick heat dissipation.
The Etruscan shrew, the smallest mammal, has an extremely high metabolic rate to avoid cooling down.
The shrew's heart can beat up to 1200 times per minute and it needs to eat constantly to survive.
A shrew needs to consume 200% of its body weight in food daily to maintain its metabolism.
If an elephant's cells were as active as a shrew's, it would overheat and explode.
Metabolism speed varies across species and is not directly proportional to body mass.
A pregnant woman's baby has a metabolic rate similar to her other organs until birth.
After birth, a baby's cells accelerate to match the metabolic rate of other mammals of its size.
Despite their differences, mammals of different sizes have a similar total number of heart beats in their lifetime.
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Transcripts
en cojamos un elefante al tamaño de un
ratón y agrandemos un ratón hasta el
tamaño de un elefante el vídeo es
nuestro y queremos ver qué sucede
primero el diminuto elefante se tambalea
alrededor y cae muerto nuestro
elefantito tiene mucho frío y en minutos
se congela hasta morir al gigantesco
ratón se le ve incómodo un momento y
después se explota dejando viseras
calientes por todas partes porque por el
tamaño
estamos optimizados para funcionar de
forma precisa con nuestro tamaño por lo
que en otro escenario moriríamos de
forma horrible pero porque exactamente
porque explota el ratón podemos hacer lo
mismo el elefante si nos esforzamos
[Música]
en este planeta la vida se basa en las
células aunque su tamaño varía sus
dimensiones son muy similares en todas
las especies las células de la ballena
no son más grandes que las del colibrí
solo son muchas más para vivir realizan
numerosas tareas para las que necesitan
energía para obtenerla las células
animales convierten la comida y el
oxígeno en energía química utilizable
esto sucede en las mitocondrias las
centrales eléctricas de la célula son
como pequeños motores de carbón que
escupen diminutas baterías de atp que la
célula usa para casi todo como los
motores las mitocondrias se calientan
mucho al funcionar las células de la
piel humana llegan a los abrasadores 50
grados centígrados y algunas de nuestras
células presentan hasta 2000
mitocondrias que irradian calor así que
vivir genera un montón de calor cuantas
más células se tienen más calor genera
el cuerpo en su conjunto si nuestros
cuerpos no encontrarán cómo enfriarse
nos cocinaremos desde dentro y
moriríamos pero este problema sólo
afecta a los animales más grandes por
como cambie el cuerpo
el tamaño en este sentido existen tres
magnitudes importantes la longitud el
exterior o piel y el interior órganos
huesos esperanzas y sueños la cuestión
que más nos cuesta asimilar es que al
crecer el interior aumenta más que el
exterior imaginemos un cubo de carne
duplicar la longitud del lado no duplica
la superficie ni el volumen de hecho la
superficie original se multiplica por
cuatro y el volumen del jugo por ocho es
la denominada ley del cuadrado cubo que
lleva importunando a la naturaleza miles
de millones de años porque es un
problema para los animales grandes
porque el calor sólo se puede expulsar a
través de la superficie así que si
multiplicamos por 60 la longitud del
ratón para alcanzar al elefante la
superficie por la que perderá calor será
3600 veces mayor pero su volumen se
multiplicará por 216 mil y estará lleno
de billones de trillones de nuevas
mitocondrias que producirían más calor
muchas más vísceras pero no tanta piel
nuestro ratón muere muy deprisa pero
existen grandes animales como los
elefantes cómo se ocupan del calor para
empezar han evolucionado para enfriarse
más fácilmente por ejemplo sus enormes
orejas planas son una gran superficie
para disipar calor aunque eso no basta
la solución de la naturaleza es muy
elegante las células del elefante son
muchísimo más lentas que las del ratón
cuanto más grande es el animal menos
activas son sus células resulta palpable
si clasificamos a los animales por sus
índices metabólicos si los comparamos
con su masa general no es fiable al cien
por ciento pero es una buena guía los
elefantes son enormes sacos de carne
llenos de trillones de pequeños hornos
de carbón que se mantienen activos lo
suficiente para funcionar pero nunca a
plena potencia su metabolismo va
despacio y las cosas se mueven a un
agradable ritmo relajado los animales
pequeños necesitan justo lo contrario al
ser pequeños tienen mucha superficie
pero poco volumen en comparación no
disponen de tantos hornos celulares y el
calor de esto se disipa muy deprisa
por eso los mamíferos más diminutos
llegan a una solución extrema
por ejemplo el musgo enano el mamífero
más pequeño de la tierra aunque se
parece al topo está más emparentado con
los erizos que con los ratones su cuerpo
mide 4 centímetros y solo pesa unos 18
gramos lo mismo que un clip es un ser
ridículamente diminuto para evitar
enfriarse inmediatamente la célula
siempre van a toda máquina sus diminutos
hornos se llenan a la máxima capacidad
en un minuto el corazón realiza hasta
1200 pulsaciones y respira 800 veces
está extrema necesidad de energía obliga
al musgaño a comer constantemente si no
come durante 4 horas muere de inanición
y mientras que la comida diaria de un
elefante africano equivale más o menos a
un 4 por ciento de su peso corporal
nuestro musgaño necesita un 200% para
sobrevivir imaginen tener que comerse
2000 big macs al día más de una por
minuto sólo sería divertido un rato y
así un centímetro cúbico de musgaño
necesita 40 veces más comida que uno de
elefante si las células del elefante
se volvieran igual de activas generarían
una desmesurada cantidad de calor todos
los líquidos del elefante empezarían a
hervir de repente y se produciría una
impresionante explosión de órganos al
rojo vivo en realidad antes de llegar a
explotar las proteínas que componen las
células se desnaturalizaría y dejarían
de producir calor pero es más divertido
explotar un elefante que el licuarlo
como mejunje caliente en cualquier caso
el aumento de la velocidad del
metabolismo se produce en todas partes e
incluso donde no lo esperamos como en
una mujer embarazada en el vientre de su
madre el bebé se comporta como si fuera
un órgano de ella sus células tienen el
mismo ritmo metabólico una velocidad de
vida similar a la de los demás órganos
en realidad es más una parte de un todo
que un individuo hasta que deja de serlo
justo al nacer los procesos internos del
bebé se aceleran como si se accionará un
interruptor
a las 36 horas el ritmo de sus células
es igual que el de los demás mamíferos
de su tamaño literalmente en los bebés
pasan de ser un órgano a un individuo en
cuestión de horas pero hay algo en que
los grandes y pequeños son muy similares
las pulsaciones del corazón durante su
vida el total de pulsaciones de los
mamíferos suele ser similar unos mil
millones por lo común y así aunque el
musgaño y el elefante sean muy
diferentes comparten un número total de
pulsaciones parecido la velocidad de
subida es opuesta aunque en cierto modo
sigue siendo igual y para un vídeo en
que hemos explotado elefantes por
capricho es el final más romántico que
se nos ocurre
espere aún no ha acabado eche un vistazo
entre bastidores y fíjese en nuestras
fuentes las hemos incluido en el sitio
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