为什么生物没有进化出以电磁波通信的机制？ 第1页

首先，必须强调的是可见光也是电磁波，我们视网膜细胞中的色素就是接收它们的天线。

我想题主想要指的是波长较长的类似于无线电技术使用的电磁波，为了回答这个问题，以下翻译我在Quora上的一篇回答：

超过一米的电磁波需要一个巨大的天线，相应的生物的大小也必须非常巨大。

因此，我们在这里谈论的无线电是指微波无线电。

首先需要分析的是电磁波传播的性质：

电磁波在真空中传播最快，在致密物质粒子中，光子被颗粒吸收然后释放，这将导致电磁波传播速度变慢并被散射。

因此，电磁波在稀薄气体中的传播比真空传播的速度慢；在浓密的气体和液体中的传播速度更慢，并且迅速衰减；在固体中的传播速度最慢的，甚至被完全吸收。

微波相对于可见光的主要优势在于它的波长可以使它绕过一些固体障碍物。

然后来分析生物的生存环境：

在近地空间中发已经现了细菌孢子和水熊虫，它们可能附着在彗星上并被带到宇宙的其他部分。但是休眠和繁衍之间仍然有很大的差异。

在土星这样的气态行星的高空大气层中，或者在金星这样的类地行星的高压大气层中，生命很难从低等自然地演化的复杂，有些类似于单细胞细菌或多细胞水母的生物有可能在以前的类似生活环境中可能已经产生了抗性并被彗星带到这里，但它们也很难继续演化得更加复杂。

在表面缺少水，而覆盖着甲烷、液氨等有机溶剂的类地行星上，由于有机溶剂会破坏细胞膜结构，因此在这里生命也很难自发地变得复杂。

因此，我们必须考虑的与地球非常相似的环境。

如前所述，电磁波在水下会很快衰减。水中的一部分生物具有充满胶体的电感受器。其中的少数生物甚至还可以通过大量肌肉的同时收缩来放电并电击周围的生物。

尽管如此，这主要是利用了水中的离子和自由电子来产生电流，而不是通过电磁波。电磁波在水中传输信息的效率远低于声波。

在陆地上的空气环境中，生物更可能会使用电磁波来传输信息。

但这需要生物首先在体表上形成天线状的突起并覆盖有导电外壳。导电外壳很难被生物产生，因为它几乎必须是金属单质，合金或导电石墨。

大多数生物的外壳是几丁质或石灰石，因为这些物质很容易被细胞分泌并形成沉淀物。 而将未化合的金属沉积在细胞外基质上是几乎不可能的。

石墨似乎更有可能，但是由有机物形成石墨的温度条件非常苛刻。在进化出足够的智能并生产人造石墨之前，这些生物必须生活在天然石墨矿的边缘。他们需要能够分泌高氧酸类以氧化和剥离石墨，然后分泌酶以还原石墨，并通过化学键将石墨片结合到细胞表面的蛋白上。

此外，这些天线需要从其他突起（例如书肺、昆虫嗅觉触角等）演变而来。这些结构都需要大而柔软的表面才能发挥作用，因此自然选择难以促进将导电层附着到天线表面上上的特征稳定下来。

还有一种特殊的可能性，即性选择，在性选择中，由于吸引异性，可以使自然选择偏向于一些对生存本身没有意义的特征。在大多数情况下，雄性吸引雌性，而常染色体遗传会同时影响两性。此外，有时因为雄性对后代的投入，会倾向于雌性会吸引雄性，例如在海马中。即便是雌雄同体的生物，在每次特定的交配中也还具有提供精子或卵子的区别。

闪闪发光可放电的天线看起来像一个不错的性选择特征。但是为这些生物获得石墨壳仍然有非常高的代价的，仅通过性别选择来维持这种性状仍然非常困难。

另外，天线的内部需要能够产生电流的神经或肌肉，这会使天线变粗，变重。

细胞膜上的受体将钾转运到神经元中，而将钠转运出神经元外，这一过程维持了细胞膜电位差。人类消耗大约20％的能量只是为了维持大脑大多数神经元的这种细胞膜电位差。而这个天线所消耗的能量几乎将与大脑消耗的能量相同，很难想象在能够通过这些天线进行的无线电通信之前可以保持这种特征。

总而言之，生物进化出无线电的能力是非常困难的。它的效率远不及听觉。

但是，对于能够产生文字和制作工具的智能生物，运动皮层和视觉皮层通常具有很高的可塑性。

因此，当他们发明无线电和计算机后，他们将尝试使这些设备小型化，并将电极植入大脑表面以形成脑机接口，并连接身体表面的天线。

经过这个过程后，他们可能不再需要听觉，甚至不需要单词和句子，而是可以直接将图像传递给彼此。

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