Question:
Pourquoi la vie n'a-t-elle pas évolué pour utiliser la radio?
Geuis
2012-08-15 12:26:04 UTC
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Nous utilisons la communication électromagnétique partout ces jours-ci. Téléphones portables, wifi, transmissions radio à l'ancienne, télévision, communication dans l'espace lointain, etc.

Je suis curieux de connaître certaines des raisons possibles pour lesquelles nous n'avons jamais vu les systèmes biologiques évoluer pour utiliser l'électromagnétique, c'est-à-dire la radio , pour la communication. La seule exception évidente à cela concerne les organismes qui génèrent leur propre lumière, c'est-à-dire la bioluminescence. La seiche en est la maîtresse, ainsi que de nombreuses autres espèces.

Il semble que la bio-radio aurait pu offrir toutes sortes d'avantages évolutifs pour les animaux capables de l'utiliser.

Leur limites physiques de base en chimie, ou besoins énergétiques excessifs ou quelque chose qui aurait rendu cela impossible? Ou était-ce peut-être juste quelque chose que la vie n'a jamais évolué pour utiliser, mais qui serait autrement possible dans l'évolution?

N'oubliez pas non plus les [bactéries magnétotactiques] (http://en.wikipedia.org/wiki/Magnetotactic_bacteria)
La lumière * est * une onde électromagnétique. La seule différence est la longueur d'onde et l'énergie.
Qu'en est-il des [Sharks] (http://en.wikipedia.org/wiki/Shark#Electroreception)?
La vie a évolué pour utiliser la radio, nous l'utilisons tout le temps.
Voir [electrocommunication] (http://en.wikipedia.org/wiki/Electrocommunication), poissons faiblement électriques et [Mormyridae] (http://en.wikipedia.org/wiki/Mormyridae). Ils utilisent des signaux sinusoïdaux électriques de 500 Hz (cependant, AFAIK utilisant la conductance de l'eau, pas les ondes électromagnétiques).
Cinq réponses:
Piotr Migdal
2012-08-15 17:03:59 UTC
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Il existe un mécanisme très différent de génération (et de détection) de lumière ultraviolette, visible et infrarouge par rapport aux ondes radio.

Pour le premier, il est possible de le générer à l'aide de réactions chimiques (c'est-à-dire, chimiluminescence, bioluminescence) avec une énergie typique de l'ordre de 2 eV ( électronovolts). En outre, il est facile à détecter avec des moyens similaires - couplage à une liaison (par exemple en utilisant des opsins).

Pour des ondes électromagnétiques beaucoup plus longues et des énergies par photon beaucoup plus faibles, un tel mécanisme ne fonctionne pas. Il y a deux raisons:

  • niveaux d'énergie typiques pour les molécules (mais cela peut être contourné),
  • le bruit thermique a des énergies (0,025 eV) qui sont plus élevées que les ondes radio énergies photoniques (<0.001 eV) (il exclut à la fois la création contrôlée et la détection à l'aide de molécules).

En d'autres termes, un rayonnement moins énergétique que le rayonnement thermique (infrarouge lointain) n'est pas convient à la communication utilisant des mécanismes moléculaires, car le bruit thermique bloque la transmission (faisant que l'émetteur tire au hasard et rend le récepteur aveugle par le bruit bien plus fort que le signal).

Cependant, on peut à la fois le transmettre et le détecter en utilisant des fils. En principe, c'est possible; cependant, sans de bons conducteurs (comme les métaux, pas les solutions salines), ce n'est pas une tâche facile (pas impossible cependant).

Pourquoi le bruit thermique n'est-il donc pas un problème dans les appareils mécaniques? La seule raison est-elle la meilleure conductivité du matériau?
Le bruit thermique est dévastateur pour les dispositifs moléculaires, car les détecteurs / émetteurs (systèmes à deux niveaux) sont tout le temps saturés (par exemple, un photon a la même probabilité d'être absorbeur et de voler l'excitation). Pour les courants macroscopiques, un tel mécanisme n'existe pas et on peut facilement aller au-delà du bruit thermique (donc pour les animaux, c'est seulement un problème technique d'obtenir des conducteurs et générateurs de hautes fréquences suffisamment bons). De plus, l'eau AFAIK absorbe la plupart des ondes radio (c'est pourquoi les sous-marins utilisent des sonars, pas des radars), de sorte que la communication radio ne fonctionnerait que pour les animaux terrestres.
Les fils (comme les tubules, les axones) pour la signalisation électrique semblent être très courants dans le monde cellulaire. Sait-on réellement qu'ils n'ont pas non plus de fonction d'antenne à ondes radio?
Les axones @LocalFluff ne sont pas des "fils". Ils propagent le signal en raison de la dépolarisation et non de la conductance.
D'accord, je suis perdu dans cet étrange univers de microbiochimie quoi qu'il en soit. Des trucs fascinants. Mais il y a beaucoup de microtubules autour, jusqu'à quelques millimètres de long. La vie semble aimer fabriquer des tubes et des cordes de différentes sortes. Ma pensée folle est qu'ils pourraient peut-être générer et réagir aux ondes radio? Certains pensent qu'ils pourraient même avoir des propriétés de mécanique quantique. L'eau est mauvaise pour la radio, mais à l'échelle de quelques cellules, cela n'a peut-être pas beaucoup d'importance.
Jack Aidley
2013-08-15 17:30:12 UTC
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Parce que les étapes intermédiaires ne sont pas favorisées dans l'évolution. C'est pourquoi.

La perception du son et de la lumière est utile sans aucune capacité générative. Un organisme avec une petite quantité de perception pour l'une ou l'autre de ces choses a un avantage sur ceux qui n'en ont pas; et un organisme avec une quantité infime de plus a un avantage sur ceux avec un tout petit peu moins. Cet avantage constitue la base de la sélection et donc des capacités sensorielles améliorées (équilibrées, bien sûr, par le coût de ces capacités).

Pouvoir percevoir la radio en revanche ne fournit aucune information utile sur le monde à perception de bas niveau donc même si un organisme devait muter aléatoirement pour détecter les ondes radio *, il n'y aurait pas de sélection pour cette capacité, et donc pas de mécanisme pour conduire l'évolution de la réception radio avancée. Sans la capacité de percevoir les ondes radio, il n'y a aucune possibilité de faire évoluer la capacité à générer des signaux radio de manière contrôlée.

* -En fait, puisque les ondes radio interagissent généralement très peu avec les matériaux organiques contrairement à la chaleur, la lumière et le son même cette première étape de mutation aléatoire est beaucoup moins probable que pour les sens qui ont évolué.

Je trouve que l'argument «étapes intermédiaires» et «aucune information utile sur le monde» est plus satisfaisant que l'argument du bruit thermique. Les animaux terrestres ont préféré que la lumière visible soit visible à cause du spectre de la lumière du soleil. https://en.wikipedia.org/wiki/File:Solar_Spectrum.pngSound a une atténuation élevée, il est donc plus adapté à la communication locale sans attirer les prédateurs de longue distance.
Et les chauves-souris? Leur écolocalisation est utile sans aucun émetteur.
@DanDascalescu: (1) Que voulez-vous dire, il n'y a pas d'émetteur? Les chauves-souris créent le son qu'elles écoutent pour les échos et (2) les œuvres d'écholocalisation des chauves-souris par une évolution supplémentaire des capacités déjà sélectionnées pour entendre et produire des sons.
@JackAidley, Je voulais dire sans autre animal transmetteur.
Les organismes multicellulaires @Vikas ont de nombreuses cellules qui communiquent entre elles, en utilisant de nombreux signaux chimiques et électriques complexes. Le premier individu multicellulaire qui mute d'une manière ou d'une autre pour utiliser la radio pourrait certainement en bénéficier. Toutes les cellules qu'il contient auraient alors les mêmes gènes, le même canal radio.
C'était @DanDascalescu. de nombreux animaux peuvent produire des ultrasons. Le chat, par exemple, communique par ultrasons que l'homme n'entend pas normalement. Les animaux autres que nous, pour la plupart nocturnes, ont besoin de pouvoir trouver des proies et d'être conscients des prédateurs. Ils évoluent pour entendre une gamme de sons plus large que nous. Ensuite, ils communiquent avec cette plage. Et une certaine capacité évolue à faire l'écholocation après cela
@LocalFluff le problème est "d'utiliser" la radio n'est pas une mutation, c'est beaucoup de mutations car il n'y a pas de quantité utile de radio ambiante autour. Il y a déjà des quantités utiles de son, de lumière visible et de chaleur.
Peter Kinnon
2012-08-19 02:53:28 UTC
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En fait, la communication électromagnétique est utilisée par certains poissons, les mormyridés et les gymnotides. Impulsion modulée dans le premier et modulée en amplitude dans le second.

Cependant, les fréquences utilisées ne sont pas beaucoup plus élevées que 1Khz, ce qui n'est pas ce que nous considérons habituellement comme étant dans le spectre des fréquences radio.

Il existe également une autre espèce biologique dans laquelle l'utilisation du spectre RF complet a évolué. Ses activités s'étendent même à l'utilisation des fréquences UV et X.

Cette espèce est la nôtre. Je ne suis pas désinvolte ici. Il ne faut pas tomber dans le piège de se considérer comme en dehors de la nature. Contrairement à nos intuitions habituelles, les technologies ont évolué de manière autonome au sein de l'imaginaire collectif de notre espèce.

Le modèle évolutif plus large qui soutient cette affirmation est décrit, de manière très informelle, dans «The Goldilocks Effect: What Has Serendipity Ever Done Pour nous?" , un téléchargement gratuit au format e-book à partir du site "Unusual Perspectives".

Merci pour les informations sur les mormyridés et les gymnotides. Je ferai quelques lectures supplémentaires sur eux. Je ne m'intéresse qu'aux communications radio générées biologiquement, c'est là que ma question était dirigée. L'une des principales différences entre la technologie et la biologie est que la première n'est pas intrinsèquement héréditaire. Une volée d'oiseaux qui communiquent par radio transmettra cette capacité à leurs petits et est innée. La capacité de parole humaine est transmise de manière innée à nos jeunes. Le savoir pour construire la technologie est sociologique et non biologique.
Vous manquez mon point. L'évolution de la technologie ne peut être rejetée comme «sociologique». Si elle est examinée attentivement, elle est un résultat inévitable de la biologie. Il est si facile de tomber dans ce piège anthropocentrique. Les mécanismes de transmission ne sont bien entendu pas identiques pour les différentes phases du processus global de la vie.
c'est une bonne réponse - l'adaptation pourrait, dans des conditions appropriées, créer des organismes radiosensibles j'en suis sûr.
Thaina
2015-07-11 01:44:06 UTC
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Je viens de trouver une recherche sur la possibilité qu'un organisme avec de l'ADN en boucle (principalement des bactéries) pourrait utiliser l'ADN comme antenne pour transmettre et recevoir des ondes radio autour de 1 kHz

http: //www.wired .com / 2011/04 / bactérien-radio /

Mais comme d'autres l'ont dit. La communication évolue principalement à partir d'un organe sensoriel. L'onde radio a donc trop de bruit et ne pouvait pas donner d'informations utiles sur la situation. Ils n'évoluent pas de manière sélective au point de pouvoir être utilisés pour communiquer

Mais la bactérie a une possibilité intrinsèque dès le départ. Ils peuvent donc réellement communiquer.

C'est vraiment intéressant! Merci pour la mise à jour.
bobthejoe
2012-08-15 13:15:02 UTC
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Une comparaison rapide entre la lumière et le son et la radio

EM spectrum

D'après la relation de Planck, l'énergie d'une onde est inversement proportionnelle à la longueur d'onde. En conséquence, la lumière est plus forte que le son qui est plus fort que la radio FM qui est plus forte que la radio AM. Très probablement, la densité d'énergie fournie par la radio est beaucoup trop faible pour avoir un traitement du signal significatif.

Cependant, il existe certaines utilisations de la fréquence radio. L ' écholocation des chauves-souris se produit à une fréquence de 14 000 à 100 000 Hz, ce qui est bien dans la fréquence radio.

Vous n'avez pas besoin de beaucoup d'énergie pour communiquer quoi que ce soit. Quoi qu'il en soit, la radio et le wifi fonctionnent, donc ce n'est pas un bon argument.
@PiotrMigdal, Je suis d'accord avec ce contre-argument. Cependant, les formes électroniques de communication via Radio et wifi ont le luxe d'être amplifiées. Oui, des cascades de signalisation existent mais ne sont certainement pas optimales par rapport aux canaux de fréquences plus élevées. Votre réponse est certainement meilleure.
Un bon point avec l'amplification. Pour la radio, vous voulez des amplificateurs sinusoïdaux, pas des amplificateurs en cascade, il peut donc y avoir un problème ici. Cependant, la première étape est d'avoir de bons fils ...
l'écholocation utilise le son et non la lumière. le mécanisme de détection du son est fondamentalement le même quelle que soit la fréquence, tandis que la lumière doit changer de manière significative à travers cette différence. la détection du son peut conduire à la détection d'un son à haute fréquence mais un œil ne peut pas être fait pour détecter la radio sans changements significatifs à tous les niveaux.


Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 3.0 sous laquelle il est distribué.
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