היה זה הכומר ומדען החובב האנגלי ג’וזף פריסטלי שגילה לראשונה את קיומו של החמצן (Oxygen). זה קרה במהלך אחד הניסויים שערך מעת לעת להנאתו.

הזמן הוא אוגוסט 1774, כשפריסטלי מחמם אבקה אדומה, היום אנו מכירים אותה בתור כספית חמצנית. על פני הזכוכית של פעמון הזכוכית שבו ערך את הניסוי, הוא רואה שהחום יצר מעין קרום כסוף. זו כספית, הוא קבע לעצמו לאחר בדיקה מהירה.

אבל היה שם עוד משהו... את הגז שהשתחרר בחימום, לא הצליח פריסטלי לזהות. הסקרנות הובילה אותו לעשות כל מיני נסיונות, שבהם הוא בחן את התנהגות הגז, עם תגובות שהכיר מגזים ידועים.

לפתע, כשנר דולק הוכנס על ידו לתוך הגז, הבחין פריסטלי במשהו מרהיב - שלהבת הנר התלקחה בעוצמה. פריסטלי חשב שזה מעניין ועכשיו החליט לבדוק את השפעת הגז החדש שנוצר קודם, על עכבר שיכניס אל תוך הפעמון. העכבר החל לקפץ ולהתנועע בחדווה משמחת. זה לא רעיל, רשם לעצמו פריסטלי והחליט לנשום מעט מהגז הזה. גם הוא חש את ההשפעה המאוששת שלו. זה היה החמצן.

אגב, מעניין שלא פריסטלי היה הראשון שגילה את החמצן. זמן קצר לפניו ערך שולייה של רוקח בשוודיה, בחור בשם קארל שלה, ניסויים וגילה אותו. אבל "במדע, כמו במדע", עשית ולא פרסמת - לא עשית! - פריסטלי שמיהר לפרסם את קיומו של החמצן, זכה להיות מי שחתום על גילוי החמצן.

זמן קצר אחרי פריסטלי, עתיד חוקר צרפתי בשם לבואזיה לתת לגז החדש את השם "אוקסיג’ן", שפירושו ביוונית "יוצר חומצות". זה קרה לאחר שערך מחקרי המשך על הגז החדש שגילו ג’וזף פריסטלי וקארל שלה. בניסויים שעשה עם חומרים כמו פחמן וגופרית, מצא לבוזיאה שתוצרי הבעירה הללו נמסים במים ויוצרים חומצות, בכל מצב צבירה שהם נמצאים בו. לכן הוא נתן לגז את השם החדש.

איש לא ידע אז שבהמשך יתגלה החמצן, אותו יסוד גזי דו-אטומי, חסר צבע וריח, שיקבל את הסימן O, כגז החיים של כולנו. כיום אנו יודעים שהחמצן מהווה כ-20% מהאטמוספירה והוא היסוד הנפוץ ביותר בקרום כדור הארץ. אבל עוד יותר חשוב - בזכות החמצן יש חיים על פני הכוכב שלנו, כדור הארץ, ובלעדיו לא היינו חיים ולא ייתכנו חיים בעולם.


הנה סיפורו של החמצן (עברית):

https://youtu.be/pDy7bpafHDg


סיפור גילוי החמצן בידי פריסטלי:

https://youtu.be/T1vGBFIw7I0


כך עובדת מערכת הנשימה כדי לספק חמצן לגוף (מתורגם):

https://youtu.be/GVU_zANtroE


והצד הכימי של החמצן:

https://youtu.be/b4wveY2-lCo

קשה אולי להאמין אבל לא תמיד ניתן היה למצוא בעולמנו, כלומר על פני כדור הארץ, את החמצן (Oxygen), הגז שאנו נושמים וחייבים "כמו אוויר לנשימה".

מעניין יהיה לדעת שחיידק, אורגניזם חד-תאי זעיר הוא ששינה את העולם, בכך ששחרר את מולקולת החמצן הבודדת הראשונה לאטמוספרה. בכך הוא אפשר חיים תלויי-חמצן, סלל את הדרך להתהוות חיים מורכבים על פני כדור הארץ ואת היווצרות שכבת האוזון באטמוספרה.

ובו בזמן החיידק הזה כמעט וחיסל את בעלי החיים כאן לגמרי. כיצד זה קרה?

הציאנובקטריה (Cyanobacteria) היא חיידק חד-תאי, שאין לו גרעין או אברון כלשהו. היצור הזה הוא בעל תפקיד קריטי בסיפור החיים שהתפתחו בכדור הארץ.

מדובר בכדור ארץ אחר ממה שאנחנו מכירים. לפני 3.5 מיליארד שנים היה הרכב האטמוספרה מורכב ברובו מחנקן, מפחמן דו-חמצני ומגז מתאן. החמצן באותו עידן היה כלוא כמעט כולו בתוך מולקולת מים בעיקר ובאוויר לא היה חמצן כמעט בכלל.

כמובן שגם חיים לא היו כאן.

השינוי מגיע לפני מאות מיליוני שנים. מה שקרה אז הוא שיצור זעיר שבזעירים, מיקרוב פרהיסטורי כלשהו, בלע ככל הנראה ציאנובקטריה שלמה.

כולה חיידק שנבלע כאן. כן, אבל המיקרוב הזעיר הזה היה אב הטיפוס של הצמחים. כי כתוצאה מהתהליך של בליעת הציאנובקטריה, שנקרא אנדוסימביוזה, רכש המיקרוב הקדום הזה לעצמו מעין מכונה טבעית לביצוע פוטוסינתזה. והרי האבולוציה לא מפסיקה לעבוד לרגע. מאותו מיקרוב יתפתחו תאי הצמח. הציאנובקטריה הפכה לכלורופלסט, שהוא האברון שמבצע את הפוטוסינתזה בצמחים ונותן חיים לעולם (ראו בתגית "פוטוסינתזה").

התוצאה - גם היום ניתן למצוא את הציאנובקטריות כמעט בכל סביבה על פני כדור הארץ. ניתן לאתר אותן באגמים או ימות, באוקיינוסים, על פני האדמה, בסלעים של אנטרקטיקה ואפילו על פרוות בעלי החיים השונים.

כמובן שהציאנובקטריות פולטות את החמצן לאטמוספרה ובו בזמן גם קולטות חנקן שמספק דשן לצמחים שהתפתחו בעזרתן. כך שניתן לומר שבזכות הציאנובקטריה מתאפשרים החיים על הכוכב שלנו.

אגב, לא פחות מעניין הוא שמיליוני שנים רבות אחרי יצירת החיים על פני כדור הארץ, כמעט והביאה הציאנובקטריה לחיסול גמור של החיים הכוכב שלנו. זה קרה כמה מאות מיליוני שנים אחרי שהציאנובקטריה החלה לייצר חמצן וזו ראשונת ההכחדות שהיו בכדור הארץ.

הסיפור מתחיל בערך לפני 2.5 מיליון שנים, כשקצב ייצור החמצן שהציאנובקטריה חוללה בכדור הארץ היה מהיר מקצב ספיגת החמצן ביצורים החיים שנשמו אותו. התוצאה הייתה שבאטמוספירה החל להצטבר המון חמצן, מה שיצר על פני הכוכב ריכוז חמצן קטלני לאורגניזמים השונים. האוויר העשיר בחמצן הרעיל אותם בהמוניהם והביא להשמדה ההמונית הראשונה בתולדות העולם. זו ההשמדה שהגאולוגים מכנים "אירוע החימצון הגדול".

וכך, מיליוני שנים רבות אחרי התפתחות הציאנובקטריה, היא הביאה להכחדה של מרבית בעלי החיים הזעירים בעולם. לאחר ההכחדה הזו וכמעט בלי קשר אליה, הפך כדור הארץ בהדרגה לכדור שלג ענקי. זה היה מה שקרוי "עידן הקרח ההורוני", עידן הקרח הראשון וככל הנראה הארוך בתולדות הכוכב.

אך לאורך עידן הקרח הזה ובהדרגה ממש, התפתחו אורגניזמים רבים וסיגלו את עצמם אבולוציונית לשינוי שחוללה אותה שואת החמצן על פני כדור הארץ. עוד ועוד אורגניזמים אירובים החלו לצרוך חלק מעודפי החמצן שבאטמוספרה ולייצר ממנו אנרגיה.

בתום תהליך הדרגתי וגלי, תוך עליות וירידות בריכוז החמצן באטמוספרה, הוא הגיע לריכוז הנוכחי של כ-21%. כאן כבר נוצרת אצל בעלי החיים היכולת להשתמש באנרגיה הכימית שבחמצן. היא זו שתאפשר מעתה את התפתחות מגוון האורגניזמים ואת האבולוציה המדהימה שתביא להופעתן של צורות חיים מורכבות, כולל בעלי החיים שאנו מכירים בעולם, כמו היונקים, העופות והדגים וכמובן - המין האנושי.


הנה סיפורה של הציאנו-בקטריה שיצרה את החמצן (מתורגם):

https://youtu.be/dO2xx-aeZ4w


מה יקרה אם היא נפגעת (עברית):

https://youtu.be/pDy7bpafHDg


הסיפור של החמצן שכמעט 30 אחוז ממנו בעולם בא מהעצים:

https://youtu.be/7xfdGkbX4jU


והאם יש סכנה שייגמר החמצן באוקיינוסים? (עברית)

https://youtu.be/ovl_XbgmCbw

הדינוזאורים היו פעם כה גדולים משום שכדור הארץ הכיל הרבה יותר חמצן מהיום. יש חוקרים שסבורים שכמות החמצן הייתה כפולה משל ימינו.

האורגניזמים החד-תאיים הראשונים שיישבו את כדור הארץ היו חיידקים זעירים. הם הפכו ליצורי ענק בקפיצות גדולות בעידן הפרהיסטורי. לדעת החוקרים היו שתי קפיצות גדולות כאלה וכל קפיצה כזו הגדילה את בעלי החיים עד פי מליון!

החוקרים, ג'ונתן פיין ועמיתיו מאוניברסיטת סטנפורד, מוצאים שהקפיצות הללו מתאימות מבחינת הממצאים, לתקופות שבהן עלתה כמות החמצן באטמוספירה באופן משמעותי. עודף החמצן יצר את אבולוציית הגדילה המואצת של בעלי החיים שעל כדור הארץ ובכללם גם את הדינוזאורים, את החרקים הענקיים, נחשי הענק ועוד.

האורגניזמים זקוקים לחמצן, על מנת שיוכלו להפוך חומר אורגני ולשרוף אותו לאנרגיה בתוך התא וכך לגדול ולהתפתח.

הקפיצה האחרונה שהתרחשה, קרתה לדבריהם לא מזמן. היא קשורה לגדילה נוספת בכמות החמצן באטמוספרה וכמו בעבר, אומרים החוקרים, הייתה בה קפיצה של גדלי היצורים החיים, בסדר גודל של בערך פי מיליון. בקפיצה זו גם התפתחו בעלי החיים שעל כדור הארץ, ממבנה של חד-תאים לרבי-תאים.

בעבר אכן היו על כדור הארץ בעלי חיים ענקיים, כולל פרוקי-רגליים יבשתיים וחרקים ענקיים. הסיבה היא שבעבר היה יותר חמצן בכדור הארץ. מדובר על העידן שלפני עידן הדינוזאורים, זמן שבו כמות החמצן באוויר הייתה כמעט כפולה מהיום. זה גרם לחרקים לגדול לגדלים הרבה יותר גדולים משל היום.

גם הנחשים היו פעם גדולים מאוד. לפני 65 מיליון שנה, בתקופת הפליאוקן, בה חיו גם הדינוזאורים, חי על פני כדור הארץ מין של נחש שאורכו הגיע ל-15 מטרים!


למה אין כבר דינוזאורים ענקיים:

https://youtu.be/ZsQ7Cbi5QWY


וכך החוקרים סבורים שנוצר החמצן המתרבה בכדור הארץ:

https://youtu.be/l7BMQAoB8IM

הנשימה היא תהליך שבו קולט אורגניזם חי חומרים מסביבתו כדי להפיק אנרגיה. הגוף מבצע נשימה שנקראת "נשימה פיזיולוגית". זו נשימה שבה בעלי חיים קולטים את האוויר וישנו חילוף של גזים בתוך הריאות.

בתהליך זה אנו שואפים אוויר דרך הפה והאף. משם מעביר הגוף את החמצן שבאוויר אל הריאות. מהריאות מוזרם החמצן אל מחזור הדם. כך החמצן מגיע אל כל אחד מהתאים בגוף ומאפשר להם לתפקד ולהתפתח.

בהמשך, פולטים התאים גז שנקרא פחמן דו-חמצני בחזרה אל מחזור הדם. הפחמן הדו-חמצני עובר במחזור הדם לכיוון ההפוך, אל הריאות. מהריאות נפלט הפחמן דו-החמצני החוצה בנשיפה, אל הסביבה.

זהו המעגל המתמיד של תהליך הנשימה. לאורך כל חיינו אנו נושמים כך. הפסקה של כמה דקות בתהליך, בשל חניקה או סתימה בזרימת האוויר, תגרום למוות.

מערכת הנשימה מתפקדת בצורה עצמאית ולא רצונית ונשלטת ומבוקרת על ידי מערכת העצבים האוטונומית, אך היא ניתנת גם לשליטה מודעת ורצונית, ולמעשה היא המערכת היחידה בגוף האדם שגם שגם פועלת בצורה לא רצונית וגם ניתנת לשליטה רצונית.


כך פועלת מערכת הנשימה בגופנו (מתורגם):

http://youtu.be/Kl4cU9sG_08?t=13s


הדגמה של מערכת הנשימה:

https://youtu.be/Du__lAwqhag


כך פועלות הריאות (מתורגם):

http://youtu.be/8NUxvJS-_0k


וסרט לימוד על מערכת הנשימה (עברית):

https://youtu.be/LrnYAMVUVjA?long=yes

באוויר שאנו נושמים יש את החמצן הדרוש לנו לחיים. אבל באוויר יש גם את הפחמן הדו-חמצני הרעיל, שאותו משחרר הגוף בתהליך הנשימה.

בעוד שהחמצן עובר דרך דפנות הריאות אל הדם, עושה הפחמן הדו-חמצני את הדרך ההפוכה, מהדם אל הריאות ומשם החוצה בנשיפה.


הנה תהליך הנשימה:

http://youtu.be/pc2MmhkUW_E

ודאי שמתם לב שחפצים מברזל שהושארו זמן רב בחוץ מתמלאים עם הזמן בחלודה, אבל מדוע מחליד הברזל בעצם?

ובכן, קודם בואו ניזכר שהאוויר שאנו נושמים מכיל אדים של מים וחמצן. החלודה נוצרת כשהברזל חשוף לאוויר. אז עובר הברזל תהליך שנקרא 'חמצון'. החימצון או החלודה מואצים מאד בסביבה עתירת מים אבל במידה מסוימת היא תמיד תתרחש, כשיש אוויר בסביבה.

לא רק הברזל עובר תהליך של חמצון. למעשה כל מתכת מחלידה ברמה כלשהי. במיוחד מתחמצנות מתכות כמו הברזל, האבץ והנחושת, בעוד שכסף, זהב ופלטינה הנקראים "מתכות אצילות" כמעט ואינם מתחמצנים.


הנה ניסוי למניעת חלודה, על ידי שמן שמונע מגע של המתכת עם חמצן:

http://youtu.be/I1bFxGRXlRc


ומצגת הסבר על היווצרות החלודה:

http://youtu.be/cn_Vom--b4A

בעידן שלפני הדינוזאורים, בסביבות 300 מיליון שנה, מי ששלטו בכדור הארץ היו החרקים. ולא סתם חרקים היו אלה, אלא חרקי ענק. כמות החמצן באוויר הייתה אז כמעט כפולה מהיום וחרקים שמקבלים חמצן גדלים מאד.

השפירית, שהיא מבעלי החיים הקדומים ביותר בעולם, הייתה אז חרק בגודל של עיט בן ימינו. זה היה המגנאורה (Meganeura) - חרק ענקי כבר בתקופת הקרבון, עידן משקעי הפחם.

מוטת הכנפיים של שפיריות הענק באותה תקופה הגיעה ל-60 סנטימטרים. תודות לכמויות החמצן הנדיבות שבאטמוספרה באותם ימים, היה גודלם של שפיריות הענק של עידן הפחם כגודלו של נץ טורף בימינו.

המגנאורה היה אם כן החרק הגדול ביותר בעולם אי-פעם.


הנה שפיריות הענק של עידן הפחם:

https://youtu.be/9kzorrSbaUA


אלה שפיריות ענקיות:

https://youtu.be/mxD9zhISclA


סיפורה של המגנאורה:

https://youtu.be/-wQLKMUWANg


סיפור יפה על שפירית ענק שמלווה את תהליך ההתבגרות של דינוזאור טי רקס:

http://youtu.be/GT0j07VbA7I


ושפיריות הענק של תקופת הקרבון:

https://youtu.be/wC2L9OQTomA

בעוד שבעלי החיים נושמים חמצן מהאוויר ואז פולטים גז בשם פחמן דו-חמצני, הצמחים והעצים עושים בדיוק ההיפך: הם קולטים מהאוויר פחמן דו-חמצני ופולטים מהעלים שלהם חמצן, שאותו הם יצרו.

כך חשובים הצמחים ובעלי החיים, אלה לקיומם של אלה. יערות הגשם באמזונס אחראים לבדם ל-50 אחוז מהחמצן בעולם!


הנה סרטון יערות הגשם שבאמזונס ותפקידם ביצירת החמצן בעולם:

http://youtu.be/Tl-zq3RRkjM


כך יכולים הצמחים לגדול:

https://youtu.be/MgDZBqTuUuE


ואפילו בלי אדמה, החמצן הוא הכרחי להם:

https://youtu.be/5Db7Rzcpsrk

היקום הוא מקור החומרים שיצרו את הכוכב שלנו, כדור הארץ, כמו גם את כל מערכות השמש הידועות.

אנו, בני האדם, עשויים מחומרים שהגיעו מהיקום ויצרו כוכבי גז, שהיו לאחר מכן למערכות שמש ולכוכבי לכת, כמו זה שלנו.

כך שלמעשה גם אנו בני האדם עשויים מהחומר של היקום!


הנה היחס שבין האדם והיקום (מתורגם):

http://youtu.be/uIiLooiCccM


יחסי הגודל הבלתי נתפסים שבינינו בני האדם ובין היקום (מתורגם):

https://youtu.be/WYQ3O8U6SMY


ודגימות של ציטטות של מדענים שהושמו על מוסיקה נהדרת כדי לתאר איך כולנו קשורים בינינו ועם היקום כולו, ברמת האטום:

http://youtu.be/XGK84Poeynk

האדמה מסביב לחלק מהרי הגעש עשירה מאד בחומרים מזינים, כמו סיליקה, ברזל, חמצן ומגנזיום. לכן היא טובה לגידול של יבולים חקלאיים.

משום כך מוקפים הרי געש רבים בשדות ובמטעים של עצי פרי. זו גם הסיבה שאנשי הכפרים לא מתרחקים מהרי הגעש מספיק והם מוכנים ליטול את הסיכון שבמגורים בסמוך להר געש, רק כדי לקבל תבואה מצוינת כל כך.


הנה הקרקע הפוריה שליד הר הגעש:

https://youtu.be/wmh9GaUThiI


וזה גם הסוד של הקרקע הפוריה של אינדונזיה, מדינת האיים הגעשיים:

http://youtu.be/CaQ7xkpJ65E

לדגים אין ריאות, כמו ליונקים למשל. הם קולטים את החמצן ישירות מהמים, בתהליך מעניין מאד:

הדג בולע מים דרך הפה ופולט את המים דרך הזימים. הזימים, שהם פתחים שנמצאים מאחורי ראשו, הם שקולטים את החמצן מהמים. הם בנויים מקרומים דקים ועדינים מאד שסופגים את החמצן מהמים.

בזמן שהם משחררים את המים בחזרה לים, הם מעבירים את החמצן ישירות לתוך דמו של הדג, באמצעות זימים נוספים שזה תפקידם.

יש דגים שאצלם הזימים יכולים להתקיים לצד הריאות במשך כל חייהם. כך קורה אצל דגי הריאות, למשל, בניגוד לדו-חיים שמאבדים אותם בבגרותם.

הדגים פולטים בהמשך את הפחמן הדו חמצני אל מי הים. אלה הבועות שאנחנו כל כך אוהבים לצייר בציורי הדגים שלנו וגם מוסיפים כל פעם שאפשר בקולנו "בלופ בלופ", אף שהדגים כלל אינם משמיעים קול בנשימה.


הנה הסבר על הנשימה של הדגים בעזרת הזימים:

https://youtu.be/B-T4ORXLgLI


והזימים שבצידי גופם של הדגים:

http://youtu.be/XEIRlw5rCUk

זה קרה לפני כ-350 מיליון שנה ושינה את התפתחות החיים על פני כדור הארץ. לראשונה בתולדות הכוכב שעליו אנו חיים, מתפתחים בו מינים שיכולים להטיל ביצים ולגדל בתוכן עוברים, בסביבה שאינה מימית.

הכירו את האמניוטים (Amniota או Amniotes). זהו שמם של היצורים הראשונים באבולוציה שיכולים להטיל ביצים שמצליחות לשרוד בסביבה יבשתית ולאפשר התפתחות של העובר שבתוכן - על פני היבשה.

לראשונה על פני כדור הארץ יקבלו העוברים שבתוך הביצים הללו את המזון שלהם, יהיו מוגנים מזעזועים ובעיקר ינשמו ויגדלו, בזמן שהביצה שבה הם מתפתחים נמצאת על היבשה ולא בתוך המים.

הסוד שלהם היה הביצה האמניוטית. היא מגינה על העובר, מזינה אותו ומאפשרת נשימה בעת שהוא שמתפתח בתוכה וכל זאת - על פני היבשה.


#על הביצה האמניוטית
הביצה האמניוטים ממשיכה את הביצים של שוכני המים והדו-חיים שנוצרו מהם. אבל יש בה חידוש - היא מכילה את הנוזל שבו צף העובר.

על היבשה, הנוזל הזה שבתוך הביצה הוא הכרחי למניעת התייבשות העובר. אבל הוא גם מגן עליו ומשמש לו כמעין כרית בולמת זעזועים. כמעט כמו במים, בהם התפתחו ביצים עד השלב האבולוציוני הזה, תשרוד הביצה גם על היבשה נפילה מגובה נמוך, או חבטות קלות שלא יחסלו בהכרח את העובר.

הביצה גם תזין את העובר המתפתח בה. כי כמה מרכיבים יש בביצית מי השפיר הזו שנקראת ביצה. משמעותי במיוחד הוא שק החלמון, אותו שק קרומי המחובר לעובר ומזין אותו בעושר של חומרים מזינים והכרחיים, כאלה שהעובר צורך ככל שהוא גדל.

במקביל לכך שהביצה החדשה הזו מספקת לעובר סביבה מימית פנימית, שבה הוא יכול לגדול, היא גם מצוידת בנקבוביות המאפשרות כניסה לתוכה של החמצן ההכרחי לנשימת העובר ויציאה של פחמן דו-חמצני שהוא פולט החוצה.

אז עם קליפה מגוננת, המאחסנת בתוכה נוזלים, מאפשרת נשימה ושניתן להטילה על אדמה יבשה, הביצה של האמניוטים היא וואחאד שדרוג שפותח אופקים חדשים לבעלי החיים. מעטפת הביצה המשופרת הזו מגינה מטורפים, מחיידקים ומהתייבשות. זה סטארטאפ של ממש.


#השינוי האבולוציוני של האמניוטים
כמו כל מיזם חדשני, הביצה האמניוטית אפשרה לתעשיית החיים לעבור שיבוש רציני וחיובי במיוחד - התאמה של בעלי החיים לחיים על היבשה. לא עוד זקוקים האמניוטים הללו לביצות מבעבעות, מקורות מים ויערות גשם, כדי לשרוד ולהתרבות. לא עוד יצטרכו להיות דו-חיים, שזקוקים למים כמו אוויר לנשימה. העולם מוכן לבעלי חוליות יבשתיים.

וכך, כשהם חוקרים את האדמה היבשה והרחוקה מהמים, והופכים אותה לבית, יבלו האמניוטים את מיליוני השנים הבאות בהתגבשות לשתי קבוצות של בעלי חיים המוכרים לנו היטב: הסינפסידים, שיהיו עם השנים ליונקים, והסאורופוסידים, שיהפכו לדינוזאורים ובהמשך לזוחלים והציפורים המקיפים אותנו היום.


הנה תפקידם המכריע באבולוציה של האמניוטים (מתורגם):

https://youtu.be/Qq0kMEWzdHg


והכל על הביצה האמניוטים:

https://youtu.be/c_CCmae8Wrc


והרצאה על צמיחתם של האמניוטים:

https://youtu.be/nyNkQ3_7pgM?long=yes

הריאות (lungs) הן האיברים האחראים על הנשימה בגופנו. הן מקבלות את האוויר מקני הנשימה ומזרימות את החמצן אל מחזור הדם. מהדם חוזר פחמן דו-חמצני אל הריאות ומהן בחזרה החוצה.

הריאות נחשבות לאיבר הגדול ביותר בגוף האדם. שטח הפנים של שתי הריאות שלנו הוא כה גדול שאם היינו פורסים אותן היינו מקבלים שטח שמתקרב לזה של מגרש טניס.

שתי הריאות מכילות 6 ליטר אוויר. ביום אחד אנו שואפים אל הריאות כמיליון ליטרים של אוויר!


כך פועלות הריאות (מתורגם):

http://youtu.be/8NUxvJS-_0k


על דלקת הריאות - המחלה הקשה בהן (עברית):

http://youtu.be/qqiUIoo47BY


וזוהי תכולת הריאות:

http://youtu.be/EPfArMzkqrI

הנשימה היא התהליך שאחראי לאספקת חמצן לדם, כדי להפיק אנרגיה ולפלוט פחמן דו-חמצני מהגוף.

כשבעלי חיים ובני האדם שואפים אוויר, הוא נשאב דרך צינור הנשימה, מהאף או מהפה ומצינור הנשימה אל הריאות.

מכל הגזים שהיה באוויר ונכנס לריאות, רק לחמצן יש תפקיד חיוני לנשימה ולכן הוא נשאר בגוף.

מהריאות עובר החמצן לדם. הלב, משאבת הדם שדואגת לתנועתו של הדם בגוף, מעביר את הדם לאיברי הגוף השונים ומפיץ אותו בכל חלקיו של הגוף.


הנה הסבר הנשימה בסרטון קצר (עברית):

http://youtu.be/yWGCnHnBpbE


כל תהליך הנשימה (מתורגם):

http://youtu.be/Kl4cU9sG_08?t=13s


ויש אפילו מכשירים לחיזוק הגוף בנשימה:

http://youtu.be/2vbed3bHyEk

על פסגות ההרים הגבוהים קשה לנשום כי האוויר שם מכיל פחות חמצן. משום כך ריאותיהם של מי שחיים במקומית גבוהים, הן גדולות יותר משל אלה שחיים במקומות נמוכים יותר.

מטפסי הרים גבוהים משתמשים בחמצן כיוון שכמות החמצן באוויר יורדת בפסגות הללו ל-1/3 מהכמות של החמצן במקומות שהם בגובה פני הים. בתנאים של חוסר חמצן כזה, נעשים חלשים יותר, הריכוז יורד וקל מאד להחליק או ליפול כתוצאה מטעות.

לא חסרים מקרים בהם דיווחו מטפסי הרים על הזיות קשות שפקדו אותם בזמן השהייה הממושכת בגבהים של מעל 2,400 מטר מעל פני הים. סיפורים כמו ראייה של רוחות רפאים או חוויות חוץ גופניות גם הם רווחים כחלק מהתופעה. אלו מוסברים במחסור בחמצן שמשפיע לרעה על תפקוד המוח, בדגש על שיבוש פעולתם של תאי המוח שאחראים לעיבוד הוויזואלי שלנו.

ישנם מטפסי הרים שכובשים פסגות דווקא בלי חמצן, כדי להתגבר על הקושי. הטיפוס ללא חמצן דורש כוח פיזי גדול ועקשנות כמעט בלתי-אנושית!


הנה סרטון על טיפוס לפסגות גבוהים ללא חמצן:

http://youtu.be/Alc7bzvcS4w?t=49s


והמחלה של המקומות הגבוהים:

http://youtu.be/HTynblTRzT0?t=5s

לא רק בני אדם ובעלי חיים, אלא גם הצמחים צריכים לאכול. הפוטוסינתזה הוא תהליך בו הצמחים לוקחים את אור השמש ומשתמשים בו לייצור המזון והסוכרים שהם צריכים כדי לגדול.

כלומר, הצמחים מייצרים לעצמם מזון מאור השמש וכך הם ניזונים ומתפתחים. כימית, אפשר לומר שבתהליך הפוטוסינתזה מייצר הצמח מתרכובות דלות באנרגיה, דוגמת הפחמן דו-חמצני והמים, תרכובות עתירות אנרגיה, בדגש על פחמימות וסוכרים.

כך, למעשה, מאפשרת אנרגיית האור לצמח לצבור אנרגיה החשובה לצמיחה ולהתפתחות שלו.

תהליך הפוטוסינתזה מתחיל בשלב בו האור מאפשר לצמח לספק את חומרי האנרגיה שדרושים לקיום התהליך השני והלא תלוי באור, זה שמייצר בצמח את הסוכר. המדענים אומרים לא פעם שהתהליך הזה מזכיר מעט את הנשימה התאית, תהליך שמתרחש במיטוכונדריה.

תפקיד מרכזי בפוטוסינתזה משחק אברון קטן בשם כלורופלסט. מדענים שתומכים בתיאוריה האנדוסימביונטית גורסים שמקורו של הכלורופלסט בתאים קדומים, שבלעו תאים פוטוסינתטיים ויצרו אותו. אך הקשר הסימביוטי שנוצר ביניהם פיתח תלות הדדית בין הטורף לנטרף. הסימביוזה, כלומר התלות ההדדית הזו, מתבטאת בכך שהתא הטורף מספק הגנה וחומרי גלם לכלורופלסט ובתמורה זוכה ממנו לאנרגיה, לסוכרים ולסילוק של פחמן דו-חמצני.

מה שחשוב הוא שרק בצמחים נמצאים הכלורופלסטים שמסוגלים להפוך את אנרגיית השמש לאנרגיה זמינה ליצורים חיים. ובזכות תהליך הפוטוסינתזה, הצמחים הפכו עם האבולוציה לבסיס של כל שרשרת המזון. הם מהווים את מקור התזונה והאנרגיה לבעלי חיים רבים, שבתורם משמשים מזון לטורפים אחרים וכך הלאה - עד לטורפי-העל.

לכן כל כך מסוכנת הפגיעה בצמחים, שחלה בעשורים האחרונים בעולם. הפגיעה בכמויות העצים והצמחים בעולם, בהיותם עומדים בבסיס הרחב של פירמידת המזון, עלולה להרוס בתי גידול שלמים. בנוסף, הפחמן הדו-חמצני, שהצמחים הופכים אותו לחמצן הנחוץ כל כך לחיים בכדור הארץ, הוא מגזי החממה שתורמים להתחממות הגלובלית. הצמחים הם אחד האמצעים החשובים והתורמים ביותר לסילוק גזי החממה ההרסניים הללו ובהיעלמותם עלול כדור הארץ להשאר חסר חיים.


כך מתבצעת הפוטוסינתזה (מתורגם):

https://youtu.be/877kdO3dcHI


תופעת הפוטוסינתזה (מתורגם):

http://youtu.be/eo5XndJaz-Y?t=11s


עוד על התהליך של הפוטוסינתזה:

http://youtu.be/2xNwZCk2CHY


והתוצאה היא צמח בריא שמזמין אליו את מאבקיו:

https://youtu.be/tIoip2yFyVs

עם שם שמזכיר קבוצת מהפכנים לטינית או להקת רוק מרמת אביב, "רדיקלים חופשיים" (Free Radicals) הוא כינוי עתיר דמיון ואפילו מרגש לחומרים שהמדע מצא שמזיקים לגופנו ופוגעים בבריאות שלנו.

בואו נמשיך רגע עם הדמיון - דמיינו שהרדיקלים החופשיים הם מעין שבטים ברברים, לוחמים אלימים, חסרי רחמים, צמאי דם וביזה, הפושטים על עיר שלווה בימי הביניים. הם נכנסים לתוכה, מחסלים את מגיניה, בוזזים את הרכוש ומרעילים את הבארות לזמן רב.

כל שנותר למי שנשארו בחיים לאחר מכן הוא חיים של עוני, חולשה ואובדן.

כך בדיוק חשבו מדענים שקורה בגופנו, הגוף האנושי החשוף לפשיטות חוזרות ובאות של רדיקלים חופשיים שכאלו. הוא מותקף שוב ושוב, הולך ונחלש, מזדקן ולא יכול לצבור כוח מחדש. ככל שהם באים יותר הוא ייחלש מהר יותר ויהפוך פחות ופחות בריא.

אז ההנחה הייתה שהגורם להזדקנות או לפחות המנגנון העיקרי שאחראי לה הוא הצטברות של נזק בתאי הגוף שגורם לנו החמצון. והחמצון הזה, אמרו לנו שנים רבות, הוא תגובה כימית ותוצאה של פעילות תרכובות דוגמת רדיקלים חופשיים.

החִמצוּן יום-יומי ושולף לפי המדענים אלקטרונים מהמולקולות שבגופנו, הופך אותן עצמן לרדיקלים חדשים ובסופו של דבר מסַכן והורס בהדרגה את רקמות ואיברי הגוף ופוגע קשות בתפקודו הכללי.

אבל אילו מולקולות החימצון הורס? - מדובר בין השאר בחלבונים, פחמימות, שומנים, כמו גם במרכיבים חיוניים אחרים בתאים שבגוף ואפילו, החזיקו חזק - אפילו פוגע ישירות בדנ"א שלנו.


רק כוח אחד יכול לעצור אותם. נוגדי החמצון (Antioxidant), "צבא ההגנה לגוף", החומרים שנלחמים בתוך גופנו ב"רדיקלים החופשיים".

נוגדי החמצון מהווים את המרכיב המשמעותי ביותר כנגד השפעת החִמצוּן שיוצרים הרדיקלים החופשיים ורק הם יכולים לתת להם "פייט" הולם ומענה הגנתי ובריא של גופנו לנזקי הרדיקלים החופשיים והלא חיוביים הללו. רכובים על גב מזון בריא וכמוסות מולאי ויטמינים יוקרתית - ככל שיהיו יותר מהם בגופנו, הרדיקלים ייבלמו.


#טוויסט בעלילה
אבל הפתעה... האמת היא כנראה לא בדיוק ואולי אפילו לא כלל כזו.

מסתבר שחוקר משנות ה-40 של המאה ה-20 בשם דֶנהַם הֶרמן הוא שאחראי לתיאוריית ההזדקנות כתוצאה מנזקי הרדיקלים החופשיים והחִמצוּן שהם יוצרים. הוא בכלל לא מהתחום והגיע אליו אחרי קריאה אקראית של מגזין של אשתו... חקר, פרסם והקהילה המדעית התרשמה.

אבל עם השנים לא הצליחו מדענים אחרים לשחזר בניסויים חוזרים את ממצאי הניסויים שהרמן ערך. יותר מזה - עד שנות ה-70 לא נמצאה הוכחה של ממש להשפעת הזנה של בעלי חיים בנוגדי חִמצוּן על הארכת תוחלת חייהם.

מסוכן יהיה מצידנו לטעון שתיאוריית הרדיקלים החופשיים היא מופרכת מהיסוד. אבל נראה שרדיקלים חופשיים הם לא תמיד מזיקים כמו שסיפרו לנו, ועוד יותר מזה שנוגדי החִמצוּן ה"נלחמים" בהם אינם טובים תמיד.

מה שבטוח הוא שלחברות ותאגידי ענק היה אינטרס להדהד את התיאוריה המוכרת. מעל חצי מאוכלוסיית ארה"ב נוטלת אותם בכל יום, במסגרת צריכת תוספי המזון של המולטי ויטמינים היקרים. הסכומים שהם מרוויחים מזה הם אדירים


#לסיכום
אאוריקה לא מנסה להיכנס לוויכוחים בין מדענים או לפצח תרמיות מדעיות, אם היו כאן כאלה. ברור הוא שנוגדי חימצון אינם מזיקים לגוף ולכן אתם המשיכו בתזונה ככל האפשר עשירה בהם. לא בטוח, עם זאת, שקנייה של תוספי מזון וקפסולות של נוגדי חימצון שווה את ההוצאה הגדולה.

במקומה שווה אולי להקפיד על תזונה נכונה וצריכה של פחות קלוריות ובעיקר פחות קלוריות ממזון מטוגן, רווי בשמן, של מזון מעובד או מתועש. אלה בבירור גורמים לנו לירידה משמעותית בבריאות, בין אם ביצירת רדיקליים חופשיים ובין אם באופן אחר שעדיין לא מובן לחלוטין.

שנית, העיר הימי בייניימית שלנו לא תיפול!


הנה הרדיקלים החופשיים (מתורגם):

https://youtu.be/GDaoFn0RtwU


הסבר ויזואלי של פעילות הרדיקל החופשי והנזק החמצוני שהוא גורם (עברית):

https://youtu.be/9wQt_yIDKeE


וסרטון תיעודי קצר על רדיקלים חופשיים (מתורגם):

https://youtu.be/vCm_CRKKk88