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Lasst uns
einen Elefanten auf Mausgröße
und eine Maus auf
Elefantengröße skalieren.
Warum?
Weil das unser Video ist und
wir sehen wollen, was passiert.
Unser kleiner Elefant tapert
kurz etwas unbeholfen umher
und bricht kurz darauf tot zusammen.
Er ist ganz kalt, denn er
ist innerhalb von Minuten erfroren.
Der riesigen Maus sieht man an,
dass es ihr auch nicht gut geht.
Dann explodiert sie,
verteilt überall ihre
Innereien und ist mausetot.
Warum?
Das liegt an der Größe.
Jedes Tier ist perfekt an
seine jeweilige Größe angepasst
und würde grausam zugrunde gehen,
wenn es plötzlich wachsen
oder schrumpfen würde.
Aber warum ist das so?
Und was müssen wir tun,
damit der Elefant auch explodiert?
* Intro *
Leben basiert auf Zellen.
Es gibt leichte Größenunterschiede,
aber allgemein kann man sagen,
dass die Zellen bei
allen Tieren ähnlich groß sind.
Ein Blauwal hat keine
größeren Zellen als ein Kolibri,
sondern einfach viel mehr von ihnen.
Zellen müssen ganz schön schuften,
um am Leben zu bleiben
und brauchen dafür Energie.
Tierische Zellen wandeln
deshalb Nahrung und Sauerstoff
in verwertbare chemische Energie um.
Das geschieht in den Mitochondrien,
den Kraftwerken der Zelle.
Sie sind wie kleine Maschinen,
die ständig
winzige ATP-Batterien ausspucken.
Diese Batterien werden für fast
alle Prozesse in der Zelle benötigt.
Und wie jede Maschine,
die auf Hochtouren läuft,
werden auch die
Mitochondrien sehr heiß.
In menschlichen Hautzellen
können sie bis zu 50°C erreichen.
Und manche unserer Zellen
haben bis zu 2000 Mitochondrien,
die konstant Wärme abstrahlen.
Am Leben zu sein
bedeutet also Wärme zu produzieren.
Je mehr Zellen man hat, desto mehr
Wärme generiert der Körper auch.
Hätten unsere Körper
nicht Mittel und Wege,
um mit dieser Wärme umzugehen,
würden wir von innen gekocht werden.
Vor allem für größere Tiere
ist das problematisch,
denn der Aufbau eines Körpers
verändert sich
mit zunehmender Größe.
Tiere haben drei Eigenschaften,
die hier wichtig sind:
Ihre Länge,
ihre Oberfläche oder Haut,
und ihr Inneres, wie Organe,
Knochen, Hoffnungen und Träume.
Eine Sache ist
hierbei besonders wichtig:
Wenn ein Tier wächst,
dann wächst dabei sein Volumen
schneller als seine Oberfläche.
Stell dir der Einfachheit
halber einen Fleischwürfel vor.
Verdoppelst du seine Länge,
dann verdoppeln sich Oberfläche
und Volumen nicht, sondern
die Oberfläche vervierfacht sich
und das Volumen
verachtfacht sich sogar.
Dieses Prinzip ist der Natur
schon seit Milliarden von
Jahren ein großes Ärgernis.
Aber warum ist das
ein Problem für große Tiere?
Weil ein Objekt nur Wärme über
seine Oberfläche abgeben kann.
Skalieren wir also eine Maus
auf die 60-fache Länge,
dann hat sie zwar
eine 3600 mal größere Oberfläche,
über die sie Wärme abgeben kann.
Aber leider hat sie jetzt
auch das 216.000 fache Volumen,
das mit Aberbillionen
neuer Mitochondrien gefüllt ist,
die alle Wärme erzeugen.
Viel mehr Volumen
und nicht so viel mehr Haut.
Die Folge: ein schneller Tod.
Aber große Tiere wie
Elefanten gibt es ja trotzdem.
Wie kommen die also damit klar?
Zum einen haben sie
anatomische Strukturen entwickelt,
um Energie leichter loszuwerden,
wie z.B. große, flache Ohren
mit großer Oberfläche,
über die sie Wärme abgegeben können.
Aber damit nicht genug:
Die Natur hat sich etwas ganz
schön Cleveres einfallen lassen:
Elefantenzellen arbeiten um
einiges langsamer als Mäusezellen.
Je größer ein Tier ist, desto
weniger aktiv sind seine Zellen.
Stufen wir Tiere
nach Ihrem Grundumsatz ein
und vergleichen
den mit ihrem Gewicht,
können wir es deutlich sehen.
Das trifft nicht in 100 % der Fälle
zu, ist aber eine gute Grundregel.
Elefanten sind im Grunde nichts
anderes als große Fleischsäcke,
gefüllt mit
Abertrillionen von Maschinen,
die nicht zu heiß laufen dürfen.
Ihr Stoffwechsel
ist deshalb sehr langsam
und alle Prozesse
laufen ziemlich relaxt ab.
Kleine Tiere müssen
genau das Gegenteil tun.
Sie haben eine sehr große Oberfläche
im Verhältnis zu ihrem Volumen.
Sie haben also nicht
so viele Mitochondrien
und verlieren die Wärme, die sie
produzieren, außerdem sehr schnell.
Sehr kleine Säugetiere mussten
sich deshalb etwas einfallen lassen:
Zum Beispiel die Etruskerspitzmaus.
Sie ist eines der
kleinsten Säugetiere der Welt.
Ein maulwurfähnliches Etwas,
das näher mit Igeln
als mit Mäusen verwandt ist.
Bei einer Länge von 4 cm
wiegt sie nur 1,8 g.
Gerade mal so
viel wie eine Büroklammer.
Sie ist ein winziges,
geradezu lächerliches Lebewesen,
das sofort auskühlen würde,
wenn ihre Zellen nicht ständig
auf Hochtouren laufen würden.
Ihre Mitochondrien geben alles,
ihr Herz schlägt bis
zu 12.000 mal pro Minute
und sie atmet
bis zu 800 mal pro Minute.
Dadurch braucht die Spitzmaus
ständig extrem viel Energie.
Nach nur vier Stunden
ohne Nahrung verhungert sie.
Ein Afrikanischer Elefant
muss täglich nur 4%
seines Körpergewichts essen,
während unsere Spitzmaus
täglich 200 % ihres Körpergewichts
zu sich nehmen muss.
Stell dir vor, du müsstest
2000 Burger pro Tag essen,
mehr als einen pro Minute.
Das hört sich erstmal
lustig an, ist es aber nicht.
Ein cm3 Spitzmaus braucht 40 mal
mehr Nahrung als ein cm3 Elefant.
Wenn also die Zellen eines Elefanten
auf einmal das Aktivitätslevel
einer Spitzmaus erreichen,
werden wahnsinnige Mengen
von Wärme generiert
und der Elefant
wird von innen gekocht.
Und dann explodiert er
in einen Schwall aus dampfenden,
heißen Elefantenteilen.
Tatsächlich würde es
gar nicht erst soweit kommen.
Vorher würden die Proteine
in seinen Zellen denaturieren
und könnten
keine Wärme mehr erzeugen.
Aber eine Fleischexplosion
ist eine lustigere Vorstellung
als eine Elefantenpfütze.
Trotzdem gibt es Situationen,
in denen sich die Stoffwechsel-
geschwindigkeit anpassen kann.
Zum Beispiel
bei schwangeren Frauen.
Ein Embryo im
Mutterleib verhält sich so,
als wäre er Teil der Mutter.
Seine Zellen haben
eine ähnliche Stoffwechselrate
wie die Organe der Mutter.
Er ist Teil eines übergeordneten
Systems und noch kein Individuum.
Bis zum Moment der Geburt.
Dann wird ein Schalter umgelegt
und die internen Prozesse
des Babys werden beschleunigt.
36 Stunden nach
der Geburt hat ein Baby
schon die für seine Größe
angemessene Stoffwechselrate.
Babys werden in nur wenigen Stunden
von einem Organ zu einem Individuum.
Es gibt aber eines,
das sehr große und sehr
kleine Tiere gemeinsam haben:
die Anzahl ihrer Herzschläge.
Die meisten Säugetiere haben in
ihrem Leben ca. 1 Mrd Herzschläge.
Auch wenn eine Spitzmaus und eine
Elefant sehr unterschiedlich sind,
die Anzahl
ihrer Herzschläge ist gleich.
Am Ende leben sie
trotz aller Unterschiede
doch mit der
gleichen Geschwindigkeit.
Und für ein Video, in dem wir
Elefanten in die Luft gejagt haben,
ist das das romantischste Ende,
das uns eingefallen ist.
Untertitel: ARD Text
im Auftrag von Funk (2018)
