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Circuit quantique supraconducteur pour NOR dans le recuit quantique

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Circuit quantique supraconducteur pour NOR dans le recuit quantique

Caractéristiques de fonctionnement NOR et NAND

NOR est connu pour être une unité de calcul polyvalente. Dans notre méthode, l’hamiltonien est conçu pour réduire la puissance des composants logiques NOR. Le circuit quantique supraconducteur est construit par implémentation directe du circuit hamiltonien illustré sur la figure supplémentaire 1 (a). Deux types d’échantillons constitués de trois qubits correspondant à . sont préparés une Et le B pour la saisie et s Pour le résultat booléen, avec des courants critiques (jec) de 6,25 A (NOR1) et 3,75 A (NOR2). Le modèle de configuration est décrit dans la section « Méthodes ». Composantes booléennes de NOR, correspondant à quatre groupes de (uneEt le BEt le s) avec une puissance minimale, apparaissent au point de dissolution après assurance qualité. Théoriquement, le point de dissolution est exprimé par.

$$ I_{h2} = \frac {{M_{23}}}{{M_{31}}}\cdot I_{h1}$$

Et le

$$ I_{h3} = \frac {{M_{1}}}{{M_{3}}}\cdot\frac {{M_{23}}}{{M_{12}}}\cdot I_{h1 } $$

(1)

jehje (je = 1–3) est le biais externe du qubit je(correspondant aux étiquettes une Et le B,Et le s ), Mje (je = 1–3) est l’inductance mutuelle entre les qubits jeet la ligne de polarisation externe, et MJE (je= 1–3, y= 1–3) est l’induction mutuelle entre les qubits jeEt le y. Processus de dérivation d’équation. (1) Décrit dans Méthodes supplémentaires. Les inductances des qubits et leurs inductances mutuelles sont extraites du schéma de circuit (voir Méthodes). Les points de décroissance théoriques de NOR1 et NOR2 sont estimés comme (jeh1Et le jeh2Et le jeh3) = (1.4, 1.4, 3.1) et (1.3, 1.3, 2.8) [µA], successivement. Les figures 1a-c montrent respectivement les diagrammes d’état obtenus à partir de la théorie, à partir de simulations utilisant le Josephson Integrated Circuit Simulator (JSIM)27 avec jeh3= 2,0 µA, et d’expérience avec jeh3= 2,0 µA réalisé à 10 mK. Le JSIM détaillé et les méthodes expérimentales sont présentés dans la section Méthodes et dans la section « Configuration expérimentale » des Méthodes supplémentaires, respectivement. Dans l’analyse JSIM, le courant de bruit thermique est négligé afin de mettre l’accent sur la direction de l’état limite dans chaque composant logique. Un point d’arrêt est trouvé, où chaque composant booléen d’un NOR apparaît, sur l’état actuel de (jeh1Et le jeh2 Et le jeh3 ) = (1.8, 1.8, 2.0) [µA] Tant dans les expériences que dans l’analyse JSIM dans NOR1. La figure supplémentaire 3 montre la distribution itérative des composants logiques dans les expériences réalisées au point de dissolution. Des composantes booléennes correspondant à l’énergie minimale hamiltonienne sont générées de manière sélective. Dans le diagramme de cas, la frontière se trouve le long de la direction diagonale, que nous appelons une « échelle » pour plus de commodité. Lorsque l’échelle monte en diagonale vers la gauche jeh3Il diminue à partir du point de dissolution (Fig. 1d-f). D’autre part, une échelle qui monte en diagonale dans la bonne direction est créée lorsque jeh3Il augmente le point de dissolution (Fig. 1g-i). Ces tendances sont qualitativement cohérentes avec la théorie, l’analyse JSIM et les expériences. Au point de décroissance obtenu expérimentalement, les composants logiques du NOR se produisent de manière aléatoire (voir la Fig. 4 supplémentaire et la section «Caractéristiques détaillées du processus NOR» dans la note supplémentaire). Notez que nous pouvons produire un composant logique souhaité en appliquant un courant de compensation approprié (α) contre le point de décroissance. Par exemple, le composant logique de (uneEt le B) = (0, 1) peut être considéré en appliquant le biais de sortie de (jeh1 ‘, jeh2 ′) = (jeh1-α, jeh2+ a). Cela correspond à la dépendance de α le long de la direction diagonale du point de décroissance. En appliquant une valeur appropriée de α, la logique NOR peut être reproduite avec une grande précision (voir Fig. 5 supplémentaire). Nous confirmons que l’injection de flux dans l’un des qubits en adoptant α dans l’état initial restreint l’état des autres qubits car les qubits interagissent les uns avec les autres pour réduire l’énergie après QA. De plus, ce circuit quantique se comporte comme une NAND lorsque jehIl est fourni avec un signe négatif. Dans le tracé d’état NAND, la valeur absolue du point de dégénérescence est presque la même que la valeur de NOR. Les frontières de chaque composant logique sont modifiées par jeh3, Il en va de même pour NOR (voir Fig. 6 supplémentaire et la section «Fonctionnement NAND» dans la note supplémentaire). Chaque composant logique d’une NAND est reproduit avec une probabilité de réussite de 100 % en adoptant une valeur appropriée de α (voir Fig. 7 supplémentaire). QA dans NOR1 montre une forte probabilité de succès dans les opérations NOR et NAND, mais son point de rupture varie entre la théorie, l’analyse JSIM et les expériences.

forme 1

| Tendances des diagrammes d’état pour le processus NOR. Diagrammes de cas pour (une) jeh3 = 2,0 µA, (défenseur) jeh3 = 1,0 µA, (J) jeh3= 3,0 µA : (uneEt le DocteurEt le F(la théorie,)BEt le eEt le h) Analyse JSIM sans courant de bruit thermique, et (cEt le FEt le jeExpérience 10 mK.

Évaluation de la zone grise

Dans NOR2, la hauteur de barrière dans le potentiel d’énergie par qubit est réduite par rapport à celle dans NOR1 en raison de la réduction de jec. La figure supplémentaire 8 montre la distribution de fréquence pour chaque composant logique avec l’état actuel de (jeh1Et le jeh2 ) = (1.6, 1.6) [µA] et modifier jeh3Entre 0 et 9 A. À propos jeh3A partir de 2,8 µA, tous les composants logiques candidats apparaissent dans le NOR. Les figures 2a, b montrent des diagrammes de cas avec des images 2D et 3D dans jeh3A partir de 2,8 le point de décroissance expérimental est proche du point théorique. Notez que les limites de chaque composant logique changent radicalement autour de ce point. Le point de décroissance empirique de NOR2 est (jeh1 Et le jeh2Et le jeh3 ) = (1.6, 1.6, 2.8) [µA]. Pour plus de commodité, nous définissons la largeur transitoire entre deux régions logiques différentes comme la « région grise ». Il existe deux types de zones grises : le premier type est créé entre des zones adjacentes, telles que « 100 » – « 001 » et « 001 » – « 010 », et le second type se produit dans la même direction diagonale que l’échelle. Théoriquement, la largeur de l’échelle diminue de manière monotone avec le biais externe jeh3avant le point de dégénérescence. Plus tard, il augmente de façon monotone avec jeh3. Les premier et deuxième types peuvent être évalués à partir de quatre types de profils de lignes (L.14) et profils en L.5 et moi6 , respectivement (Fig. 2c et f). dans L .5 et moi6 , quatre composants logiques de NOR ont été identifiés. Les zones grises de type I dépendent du temps de recuit (June ) (Voir la figure supplémentaire 9 et la section « Fonction de zone grise de type I » de la note supplémentaire). En tant que tel June diminue, l’étendue de la zone grise s’élargit. avec une période plus longue June , l’effet du bruit peut être moyenné dans le temps. Cela contribue à la réduction de la zone grise, ce qui conduit à l’utilisation de l’effet de recuit quantique. Ces zones grises sont illustrées dans le cas de l’analyse JSIM avec courant de bruit thermique (voir Fig. 10 supplémentaire). Les figures 3a, b montrent les zones grises de type I évaluées respectivement dans les expériences et dans l’analyse JSIM. La largeur minimale de la zone grise varie entre les expériences et l’analyse JSIM. L’effet de l’écoulement dû aux cercles environnants apparaît différemment entre le JSIM et les expériences, ce qui se traduit par une différence dans la largeur minimale de la zone grise. Cependant, la prise en compte du pas équidistant courant dans l’évaluation de la zone grise contribue à supprimer l’effet de génération d’une composante logique secondaire. Les zones grises entre ‘100’ et ‘001’ et entre ‘001’ et ‘010’ ont tendance à être significatives. Ces tendances sont cohérentes avec le fait que la situation frontalière est susceptible de changer en raison de jeh3 Dans la figure 1, indiquant la facilité de changer l’état de l’énergie. En revanche, les valeurs sont petites dans les cas limites entre « 110 » et « 010 » et entre « 100 » et « 110 ». Ces tendances sont cohérentes avec le fait que les valeurs de jeh1 Et le jeh2Ne pas changer avec modification jeh3Dans la figure 1, indiquant la difficulté de changer l’état de l’énergie. Ces relations sont également confirmées quelle que soit la valeur de June(Voir la figure supplémentaire 9). Les figures 3c, d montrent une zone grise de type II avec deux orientations dans les expériences et l’analyse JSIM, respectivement. La première est une réponse monotone contre la valeur absolue de jeh3À partir du point de dégénérescence. Cette tendance est conforme aux prédictions de la théorie. La seconde est la zone grise qui s’étend un peu plus large avec des jeh3Avant le point de dissolution de l’augmentation jeh3au-delà du point de dissolution. Ces tendances sont cohérentes avec le résultat illustré à la Fig. 1, où l’occupation de la région ‘001’ est largement modifiée avec une diminution jeh3Par rapport au cas de l’augmentation jeh3. L’analyse JSIM reproduit également les mêmes tendances observées dans les expériences. Notez que les tendances changent pour un courant de bruit thermique supérieur à 2,5 pA/Hz dans l’analyse JSIM. En dessous de 2,0 pA/Hz, un piégeage à l’état minimum local se produit (voir la section « Analyse de la zone grise JSIM » dans les méthodes supplémentaires). La logique dans NOR et NAND peut être obtenue avec une grande précision en ajustant l’état actuel avec des valeurs α supérieures à 1 µA le long d’une direction diagonale à partir du point de décroissance, ce qui contribue à éviter la zone grise.

Figure 2
Figure 2

| Analyse des diagrammes d’état dans le processus NOR. (une) deux et (B) Diagrammes d’état 3D de NOR2 dans une expérience de 10 mK jeh3= 2,8 µA. Afin d’analyser la largeur de la frontière entre deux régions logiques (définie comme une zone grise), les profils de ligne de L.16représenté dans (une), est évalué. caractéristiques de ligne de (c) La1(Docteur) je suis2(e) je suis5Et le (F) je suis6.

figure 3
figure 3

| Analyse de la zone grise. Le premier type d’analyse de zone grise dans (une(Expérience 10 mK)BAnalyse JSIM. encart (une) représente une analyse théorique. Dans l’analyse JSIM pour (B), un courant de bruit thermique de 3,0 pA/√Hz est adopté. Le deuxième type d’analyse de la zone grise dans (c(Expérience 10 mK)DocteurAnalyse JSIM. NOR2 est utilisé.

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La NASA lance un nouveau véhicule vers la station spatiale

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La NASA lance un nouveau véhicule vers la station spatiale

Deux astronautes de la NASA devraient se rendre à la Station spatiale internationale à bord d’un nouveau vaisseau spatial.

Le Boeing Starliner décollera de Cap Canaveral, en Floride, pour son premier vol d’essai habité.

La mission a été retardée de plusieurs années en raison de revers dans le développement du vaisseau spatial.

En cas de succès, elle deviendra la deuxième entreprise privée capable d’assurer le transport d’équipages vers et depuis la Station spatiale internationale, aux côtés de SpaceX d’Elon Musk.

La NASA ne souhaite plus posséder et exploiter de tels véhicules, préférant désormais acheter le service auprès du secteur commercial.

Le décollage prévu est fixé lundi à 22h34 heure locale (03h34 GMT mardi).

Mais le lancement représente aussi un moment de danger pour Boeing. Son activité aéronautique est sous pression En raison d’une série d’accidents. Le secteur spatial de l’entreprise est également sous surveillance suite aux difficultés rencontrées dans le développement du Starliner lui-même.

Le Dr Simeon Barber, scientifique spatial à l’Open University, a déclaré : « C’est vraiment un grand jour pour Boeing. »

« La société travaille sur le vaisseau spatial depuis longtemps, et elle a eu quelques problèmes lors des vols d’essai et il y a beaucoup de travail là-dessus. »

Un dessin montrant les détails de la capsule Starliner

[BBC]

Le Starliner devait initialement effectuer son premier vol d’essai sans pilote en 2015, mais cela a été reporté à 2019. Lorsque cela s’est produit, un problème logiciel a provoqué un dysfonctionnement de l’horloge interne, provoquant une surchauffe des propulseurs. Tant de carburant a été consommé que la capsule n’a pas pu atteindre la station spatiale.

Une deuxième tentative était prévue pour août 2021 mais a de nouveau été reportée à mai 2022. Un problème avec le système de propulsion a été imputé. Lorsque Starliner a finalement quitté la Terre, il a pu accomplir pleinement sa mission, mais des inquiétudes ont ensuite été soulevées quant aux performances de certains dispositifs de propulsion et du système de refroidissement du véhicule.

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La correction de ces erreurs et de problèmes supplémentaires liés à la sécurité des câbles et des parachutes a ramené la première démonstration habitée là où nous en sommes aujourd’hui.

La NASA et Boeing n’auraient pas donné leur feu vert aux astronautes pour la mission s’ils n’étaient pas sûrs que toutes les erreurs avaient été résolues. Le lancement sera annulé s’il y a des signes de problèmes avec le vaisseau spatial.

Les astronautes Sonny Williams et Butch WilmoreLes astronautes Sonny Williams et Butch Wilmore

Sonny Williams et Butch Wilmore font partie des astronautes les plus expérimentés de la NASA [Nasa/Boeing]

Lors d’une conférence de presse avant le vol, un journaliste a expliqué aux astronautes formés par la Marine que les revers devraient rendre leur voyage « effrayant » pour les amis et la famille.

Barry « Butch » Wilmore a déclaré qu’il serait erroné de qualifier les différents problèmes techniques de « revers ».

Il a ajouté : « Nous les appelons à faire des pas en avant. Nous trouvons un problème et le corrigeons, et nous l’avons expliqué à nos familles pour qu’elles le comprennent. »

« Nous sommes tous ici parce que nous sommes tous préparés », a déclaré Sunita « Sonny » Williams, qui pilotera le vaisseau spatial. « Nos amis et notre famille en ont entendu parler, nous en avons parlé, et ils sont heureux et. fiers que nous le soyons. » Cela fait partie du processus de tout réparer.

Un dessin montrant les étapes de lancement depuis le décollageUn dessin montrant les étapes de lancement depuis le décollage

[BBC]

Lorsque la NASA a annoncé que SpaceX et Boeing reprendraient les anciennes missions de la navette spatiale, elle leur a attribué un contrat similaire, qui mettrait leurs capsules en service et paierait ensuite six missions opérationnelles. Le contrat SpaceX valait 2,6 milliards de dollars, tandis que Boeing a reçu 4,2 milliards de dollars. SpaceX a pu effectuer des tests en vol avec équipage en 2020. Cela signifie que Boeing a quatre ans de retard. L’entreprise a également dépensé beaucoup d’argent pour redresser la situation.

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Le Dr Barber a déclaré que SpaceX et d’autres startups avaient une nouvelle approche du développement technologique qui conduisait à davantage d’innovation.

« Vous avez une entreprise aérospatiale traditionnelle (Boeing) qui existe depuis longtemps et fait les choses d’une certaine manière, et vous avez une nouvelle entreprise aérospatiale qui a fait les choses d’une manière différente, en construisant, en testant, en brisant, en apprenant et en puis reconstruire, donc son cycle de développement est très rapide.

La détection d’erreurs lors des vols d’essai faisait partie du processus normal de développement d’un nouveau vaisseau spatial, a déclaré Mark Nappi, responsable du programme des équipages commerciaux de Boeing, aux journalistes lors d’une conférence de presse.

« La conception et le développement connaissent constamment des hauts et des bas, mais la pente globale est toujours en hausse et c’est là que nous en sommes aujourd’hui. Nous sommes fondamentalement au sommet de cette pente.

La mise en service du vaisseau spatial de Boeing impliquerait une concurrence avec SpaceX, ce qui réduirait les coûts, selon Libby Jackson, responsable de l’exploration spatiale à l’agence spatiale britannique.

« C’est vraiment important non seulement pour la NASA, mais aussi pour d’autres agences spatiales, comme l’Agence spatiale britannique, car nous dépensons l’argent des contribuables pour envoyer des astronautes vers l’ISS et nous voulons le meilleur rapport qualité-prix », a-t-elle déclaré.

Starliner en usineStarliner en usine

Le Starliner est plus spacieux que la capsule Apollo qui a transporté les astronautes sur la Lune [Boeing]

Le Starliner mesure 5 m de long et 4,6 m (16,5 x 15 pi) de large lorsqu’il est connecté au module de service arrière. Elle est plus large que la capsule utilisée sur les missions Apollo. Il y a de la place pour jusqu’à sept astronautes, même si vous volerez probablement régulièrement avec seulement quatre. Il est censé être réutilisable et voler jusqu’à 10 fois.

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Le lancement du vaisseau spatial mardi matin devrait le voir transiter par le sud-ouest du Royaume-Uni environ 20 minutes après le décollage.

Pendant le vol vers l’ISS, l’équipage testera les sièges, évaluera les systèmes de survie et de navigation à bord, ainsi que le système qui transporte le fret vers l’ISS.

Ils testeront également de toutes nouvelles combinaisons spatiales. Willmore et Williams porteront la combinaison bleue Boeing, qui est environ 40 % plus légère que les générations précédentes de combinaisons spatiales portées par les astronautes américains – et plus flexible. La combinaison comprend également des gants sensibles aux écrans tactiles, afin que les astronautes puissent travailler avec des tablettes dans le vaisseau spatial.

Le Starliner s’amarrera à la Station spatiale internationale pendant environ 10 jours avant de revenir sur Terre. Contrairement aux rentrées effectuées par les précédentes capsules américaines tombées à la mer, Starliner atterrira sur Terre quelque part dans le sud-ouest des États-Unis. Le bouclier thermique et les parachutes ralentiront l’atterrissage avant que les airbags ne se déploient pour amortir le moment de l’impact avec le sol.

Si tout se passe comme prévu, le Starliner sera certifié pour les missions régulières de l’équipage vers la Station spatiale internationale. Son prochain lancement – ​​probablement au début de l’année prochaine – transportera quatre astronautes ainsi que du matériel et des fournitures.

Il y a eu plus d’une centaine de missions habitées vers la Station spatiale internationale depuis le début de la construction en 1998. Mais selon Caleb Henry, du cabinet de conseil spatial américain Quilty, le lancement du Starliner représente un moment important dans l’histoire des vols spatiaux. .

« Nous entrons désormais dans une nouvelle ère d’exploration humaine », a-t-il déclaré à la BBC.

« Ce qui est passionnant, c’est le rôle croissant du secteur privé. Il accélère le rythme des voyages spatiaux, créant de nouvelles opportunités. »

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Le catalyseur à base de molybdène-sucre détruit efficacement le dioxyde de carbone

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Le catalyseur à base de molybdène-sucre détruit efficacement le dioxyde de carbone

Une fois cette opération terminée, l’équipe a pu utiliser le catalyseur pour convertir le dioxyde de carbone en monoxyde de carbone (CO), un élément important pour la production d’une variété de produits chimiques utiles. Lorsque la réaction se produit en présence d’hydrogène, par exemple, le dioxyde de carbone et l’hydrogène se transforment en gaz de synthèse (ou syngas), une matière première précieuse pour produire des carburants pouvant remplacer l’essence.

Fonctionnant à pression ambiante et à haute température (300-600°C), le catalyseur convertit le dioxyde de carbone en dioxyde de carbone avec une sélectivité de 100 %.

Une sélectivité élevée signifie que le catalyseur agit uniquement sur le dioxyde de carbone sans endommager les matériaux environnants. En d’autres termes, l’industrie peut appliquer le catalyseur à de grandes quantités de gaz capturés et cibler sélectivement uniquement le dioxyde de carbone. Le catalyseur est également resté stable dans le temps, c’est-à-dire qu’il est resté actif et ne s’est pas décomposé.

Ce diagramme montre le processus complet de création d’un catalyseur et de son utilisation pour convertir le dioxyde de carbone. (Photo de Milad Khashoui, Université Northwestern).

« En chimie, il n’est pas rare qu’un catalyseur perde sa sélectivité au bout de quelques heures », Omar K. joie, l’étude L’auteur principal a déclaré dans un communiqué aux médias. « Mais après 500 heures dans des conditions difficiles, sa sélectivité n’a pas changé. »

C’est remarquable car le dioxyde de carbone est une molécule stable et tenace.

« La conversion du dioxyde de carbone n’est pas facile », a déclaré Milad Khoshoui, co-auteur principal de l’étude. « Le CO2 est une molécule chimiquement stable, et nous avons dû surmonter cette stabilité, ce qui nécessite beaucoup d’énergie. »

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Le développement des matériaux nécessaires au captage du carbone est l’objectif principal du Farha Lab. Son groupe développe des structures organométalliques (MOF), un type de matériau hautement poreux de taille nanométrique qui ressemble à des « éponges de bain sophistiquées et programmables ». Farha explore les MOF pour diverses applications, notamment l’extraction directe du dioxyde de carbone de l’air.

Du point de vue du chercheur, le MOF et le nouveau catalyseur pourraient travailler ensemble pour jouer un rôle dans le captage et la séquestration du carbone.

« À un moment donné, nous pourrions utiliser des MOF pour capturer le dioxyde de carbone, suivis d’un catalyseur pour le convertir en quelque chose de plus utile », a suggéré Farha. « Un système tandem utilisant deux matériaux différents pour deux étapes séquentielles pourrait être la voie à suivre. »

« Cela peut nous aider à répondre à la question : que faisons-nous du dioxyde de carbone capturé ? », a déclaré Khoshoui. « Pour l’instant, il est prévu de l’isoler sous terre. Mais les réservoirs souterrains doivent répondre à de nombreuses exigences pour stocker le CO2 de manière sûre et permanente. Nous voulions concevoir une solution plus universelle, utilisable partout, tout en apportant une valeur économique. »

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La bioluminescence a évolué 300 millions d’années plus tôt qu’on ne le pensait

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La bioluminescence a évolué 300 millions d’années plus tôt qu’on ne le pensait
Corail de bambou brillant (photo : Expédition Bioluminescence 2009NOAA/REL)

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Une nouvelle étude suggère que la bioluminescence chez les animaux a évolué il y a au moins 540 millions d’années, soit environ 300 millions d’années plus tôt que ce qui avait été enregistré précédemment.

L’étude menée par des scientifiques de Musée national d’histoire naturelle Smithsonian Il a été suggéré que ce trait a d’abord évolué dans une sous-classe d’anthozoaires – la classe qui contient des coraux et des anémones – connue sous le nom d’octocorallia, qui comprend tous les coraux mous, les coraux bleus et les pennatules.

La bioluminescence – dans laquelle les organismes produisent de la lumière par des réactions chimiques – a évolué au moins indépendamment 94 fois dans la natureIl est utilisé dans un large éventail de comportements, allant de la communication et de la parade nuptiale au camouflage et à la chasse. On le trouve dans un large éventail d’espèces marines et terrestres, depuis les bactéries, champignons et insectes jusqu’aux dinoflagellés, poissons et méduses.

Jusqu’à présent, le plus ancien exemple connu de bioluminescence chez les animaux marins se situerait il y a environ 267 millions d’années chez les palourdes, petits crustacés répandus – dont environ 13 000 espèces – dans les eaux du monde. Mais où et quand ce phénomène est apparu reste entouré de mystère.

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Un type de bambou corail bioluminescent (image: Expédition Bioluminescence 2009NOAA/REL)

« Nous voulions connaître le moment de l’origine de la bioluminescence », a déclaré Danielle DeLeo, auteur principal de l’étude. « Les coraux originaux sont l’un des groupes d’animaux les plus anciens de la planète connus pour leur bioluminescence. » « Alors, la question était : quand ont-ils développé cette capacité ?

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L’équipe a commencé le processus en utilisant un arbre évolutif détaillé pour les huit coraux, composé de données génétiques de 185 espèces vivantes différentes, précédemment publié par Andrea Quattrini et Catherine McFadden, deux des co-auteurs de la nouvelle étude. En comparant les huit fossiles de coraux de structure similaire provenant d’époques connues avec des spécimens plus récents, l’équipe a pu déterminer le moment où les espèces ont divergé et se sont divisées en branches distinctes du registre évolutif.

Les scientifiques ont utilisé cette comparaison pour effectuer une « reconstruction de l’état ancestral », un processus par lequel les caractéristiques connues des espèces vivantes peuvent être extrapolées dans le temps pour retrouver leurs ancêtres communs.

« Si nous savons que ces huit espèces de coraux vivant aujourd’hui sont bioluminescentes, nous pouvons utiliser les statistiques pour déduire si leurs ancêtres étaient très susceptibles d’être bioluminescents ou non », a déclaré Quattrini. « Plus il y a d’espèces vivantes ayant un trait commun, plus il est probable qu’en remontant le temps, ces ancêtres auraient probablement eu ce trait également. »

Un type de corail Iridogorgia présenté dans son état naturel et la lumière émanant de ses polypes
Type de EriduGéorgie Le corail montre la lumière émise par les polypes (Image : Noé Bioluminescence et vision des fonds marins 2015)

La méthodologie établie a révélé que l’ancêtre commun le plus récent des huit coraux était lui-même bioluminescent, plaçant l’origine du phénomène il y a environ 542 millions d’années au début du Cambrien, période de l’histoire de la Terre où la vie multicellulaire commençait déjà à s’implanter. .

Après avoir déterminé la période pendant laquelle la bioluminescence a probablement évolué, la question suivante que se posent les scientifiques est la suivante : Pourquoi Évolué. À quoi servait-il chez les polypes coloniaux aveugles ? Pourquoi a-t-il évolué chez d’autres espèces non apparentées ? Pourrait-il avoir évolué encore plus tôt, chez les ancêtres des huit coraux ?

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540 millions d’années, c’est un long chemin à parcourir. Les yeux et d’autres organes sensibles à la lumière ont déjà évolué et sont présents dans les premiers organismes du Cambrien tels que les trilobites, ce qui, selon les scientifiques, rend plausible l’idée que la bioluminescence soit utilisée comme forme de communication entre les anthozoaires et d’autres créatures, peut-être comme moyen de défense. mécanisme.

Un type de plume marine qui émet de la lumière à partir de la base de chaque polype
parapluie s. Une plume marine émet de la lumière depuis la base de chaque polype (Image : NOAA Bioluminescence et vision des fonds marins 2015)

L’équipe souligne également des études antérieures suggérant que la réaction chimique à l’origine de la bioluminescence pourrait avoir évolué comme un mécanisme permettant d’éliminer l’excès d’oxygène – qui peut être toxique pour la vie marine en quantité suffisante – et que la lumière résultante a été récupérée comme moyen de communication. . À un stade ultérieur du développement des organismes.

Quelles que soient ses origines, le fait que la bioluminescence existe depuis si longtemps suggère qu’elle a un objectif évolutif réussi. DeLeo a déclaré qu’elle et certains des co-auteurs de l’étude travaillaient actuellement sur une « comptabilité complète » du nombre d’environ 3 000 espèces de coraux bioluminescents qui ont perdu cette caractéristique.

Ils espèrent que le test permettra de mieux comprendre comment et quand la bioluminescence a évolué pour la première fois, ajoutant qu’il est possible que de futures études déterminent qu’elle est en réalité plus ancienne.


L’article « Evolution of bioluminescence in Anthozoa with a focus on Octocoralia » de Daniel M. DeLeo, Manabu Bishō-Uehara, Stephen H. D. Haddock, Catherine S. Macfadyen et Andrea M. Quattrini est publié sous licence en libre accès dans Actes de la Royal Society B.

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