Wir sprengen einen Elefanten (für die Wissenschaft) We blow up an elephant (for science) Volamos un elefante (para la ciencia) We blazen een olifant op (voor de wetenschap) Rebentamos com um elefante (para a ciência)

Lasst uns einen Elefanten auf Mausgröße und eine Maus auf Elefantengröße skalieren. Let's scale an elephant to mouse size and a mouse to elephant size. Warum? Why? Weil das unser Video ist und wir sehen wollen, was passiert. Because this is our video and we want to see what happens. Unser kleiner Elefant tapert kurz etwas unbeholfen umher und bricht kurz darauf tot zusammen. Our little elephant treads around a little awkwardly and shortly after collapses dead. Er ist ganz kalt, denn er ist innerhalb von Minuten erfroren. It's very cold because it froze to death within minutes. Der riesigen Maus sieht man an, dass es ihr auch nicht gut geht. You can tell that the giant mouse is not doing well either. Dann explodiert sie, verteilt überall ihre Innereien und ist mausetot. Then it explodes, spreads its innards everywhere and is mouse dead. Warum? Why? Das liegt an der Größe. That's because of the size. Jedes Tier ist perfekt an seine jeweilige Größe angepasst und würde grausam zugrunde gehen, wenn es plötzlich wachsen oder schrumpfen würde. Each animal is perfectly adapted to its size and would perish cruelly if it suddenly grew or shrank. Aber warum ist das so? But why is it like that? Und was müssen wir tun, damit der Elefant auch explodiert? And what do we have to do to make the elephant explode too? * Intro * * Intro * Leben basiert auf Zellen. Life is based on cells. Es gibt leichte Größenunterschiede, aber allgemein kann man sagen, dass die Zellen bei allen Tieren ähnlich groß sind. There are slight differences in size, but in general it can be said that the cells are similar in size in all animals. Ein Blauwal hat keine größeren Zellen als ein Kolibri, sondern einfach viel mehr von ihnen. A blue whale doesn't have any larger cells than a hummingbird, it just has a lot more of them. Zellen müssen ganz schön schuften, um am Leben zu bleiben und brauchen dafür Energie. Cells have to work hard to stay alive and need energy for it. Tierische Zellen wandeln deshalb Nahrung und Sauerstoff in verwertbare chemische Energie um. Animal cells therefore convert food and oxygen into usable chemical energy. Das geschieht in den Mitochondrien, den Kraftwerken der Zelle. This happens in the mitochondria, the power plants of the cell. Sie sind wie kleine Maschinen, die ständig winzige ATP-Batterien ausspucken. They're like little machines that keep spitting out tiny ATP batteries. Diese Batterien werden für fast alle Prozesse in der Zelle benötigt. These batteries are required for almost all processes in the cell. Und wie jede Maschine, die auf Hochtouren läuft, werden auch die Mitochondrien sehr heiß. And like any machine that runs at full speed, the mitochondria get very hot. In menschlichen Hautzellen können sie bis zu 50°C erreichen. They can reach up to 50 ° C in human skin cells. Und manche unserer Zellen haben bis zu 2000 Mitochondrien, die konstant Wärme abstrahlen. And some of our cells have up to 2000 mitochondria that constantly radiate heat. Am Leben zu sein bedeutet also Wärme zu produzieren. So being alive means producing heat. Je mehr Zellen man hat, desto mehr Wärme generiert der Körper auch. The more cells you have, the more heat your body generates. Hätten unsere Körper nicht Mittel und Wege, um mit dieser Wärme umzugehen, würden wir von innen gekocht werden. If our bodies did not have ways and means to deal with this heat, we would be boiled from within. Vor allem für größere Tiere ist das problematisch, denn der Aufbau eines Körpers verändert sich mit zunehmender Größe. This is particularly problematic for larger animals, because the structure of a body changes with increasing size. Tiere haben drei Eigenschaften, die hier wichtig sind: Animals have three characteristics that are important here: Ihre Länge, ihre Oberfläche oder Haut, und ihr Inneres, wie Organe, Knochen, Hoffnungen und Träume. Their length, their surface or skin, and their insides, such as organs, bones, hopes and dreams. Eine Sache ist hierbei besonders wichtig: One thing is particularly important here: Wenn ein Tier wächst, dann wächst dabei sein Volumen schneller als seine Oberfläche. When an animal grows, its volume grows faster than its surface. Stell dir der Einfachheit halber einen Fleischwürfel vor. For the sake of simplicity, imagine a cube of meat. Verdoppelst du seine Länge, dann verdoppeln sich Oberfläche und Volumen nicht, sondern die Oberfläche vervierfacht sich und das Volumen verachtfacht sich sogar. If you double its length, the surface and volume do not double, but the surface quadruples and the volume even increases eightfold. Dieses Prinzip ist der Natur schon seit Milliarden von Jahren ein großes Ärgernis. This principle has been a major nuisance to nature for billions of years. Aber warum ist das ein Problem für große Tiere? But why is that a problem for large animals? Weil ein Objekt nur Wärme über seine Oberfläche abgeben kann. Because an object can only give off heat through its surface. 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. So if we scale a mouse to 60 times its length, then it has a surface area 3600 times larger, over which it can give off heat. Aber leider hat sie jetzt auch das 216.000 fache Volumen, das mit Aberbillionen neuer Mitochondrien gefüllt ist, die alle Wärme erzeugen. But unfortunately it's now 216,000 times the volume, filled with billions and billions of new mitochondria, all of which generate heat. Viel mehr Volumen und nicht so viel mehr Haut. Much more volume and not so much more skin. Die Folge: ein schneller Tod. The result: a quick death. Aber große Tiere wie Elefanten gibt es ja trotzdem. But there are still big animals like elephants. Wie kommen die also damit klar? So how do they deal with it? 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. On the one hand, they have developed anatomical structures to make it easier to get rid of energy, such as large, flat ears with a large surface area through which they can give off heat. Aber damit nicht genug: But that's not all: Die Natur hat sich etwas ganz schön Cleveres einfallen lassen: Nature has come up with something really clever: Elefantenzellen arbeiten um einiges langsamer als Mäusezellen. Elephant cells work a lot slower than mouse cells. Je größer ein Tier ist, desto weniger aktiv sind seine Zellen. The larger an animal, the less active its cells are. Stufen wir Tiere nach Ihrem Grundumsatz ein und vergleichen den mit ihrem Gewicht, können wir es deutlich sehen. If we classify animals according to their basal metabolic rate and compare this with their weight, we can see it clearly. Das trifft nicht in 100 % der Fälle zu, ist aber eine gute Grundregel. This is not true 100% of the time, but it is a good basic rule. Elefanten sind im Grunde nichts anderes als große Fleischsäcke, gefüllt mit Abertrillionen von Maschinen, die nicht zu heiß laufen dürfen. Elephants are basically nothing more than large sacks of meat, filled with trillions of machines that must not run too hot. Ihr Stoffwechsel ist deshalb sehr langsam und alle Prozesse laufen ziemlich relaxt ab. Your metabolism is therefore very slow and all processes are fairly relaxed. 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..