So I stand before you as an evolutionary biologist, a professor of evolutionary biology, which sounds like a rather fancy title, if I may say so myself. And I'm going to talk about two topics that aren't normally talked about together, and that's market economies and fungi. Or is it fun-GUY, or, as we say in Europe now, fun-GEE? There's still no consensus on how to say this word.
Evolúciós biológusként állok önök előtt, az evolúciós biológia professzora vagyok, ami eléggé cifra címnek hangzik, ha fogalmazhatok így. Két témáról fogok beszélni, amelyeket általában nem említenek egy lapon. Ezek a piacgazdaság és a gombák [fungi]. Angolul többféle akcentussal mondhatjuk a "fungi" szót. Még mindig nincs egyetértés a szó kiejtéséről.
So I want you to imagine a market economy that's 400 million years old, one that's so ubiquitous that it operates in almost every ecosystem of the world, so huge that it can connect millions of traders simultaneously, and so persistent that it survived mass extinctions. It's here, right now, under our feet. You just can't see it. And unlike human economies that rely on cognition to make decisions, traders in this market, they beg, borrow, steal, cheat, all in the absence of thought.
Kérem, képzeljenek el egy piacgazdaságot, ami 400 millió éves, annyira elterjedt a világon, hogy szinte minden ökoszisztémában megtalálható, olyan hatalmas, hogy kereskedők millióit tudja egyszerre összekapcsolni, és olyan ellenálló, hogy túlélte a tömeges kihalásokat. Itt van most is a lábunk alatt, csak nem látják. Az emberek gazdaságától eltérően – amely a tudatra támaszkodik a döntések meghozatalakor – ennek a piacnak a kereskedői koldulnak, kölcsönkérnek, lopnak, csalnak, mindezt a gondolkodás képessége nélkül.
So hidden from our eyes, plant roots are colonized by a fungus called arbuscule mycorrhizae. Now the fungus forms these complex networks underground of fine filaments thinner than even threads of cotton. So follow one of these fungi, and it connects multiple plants simultaneously. You can think of it as an underground subway system, where each root is a station, where resources are loaded and unloaded. And it's also very dense, so roughly the length of many meters, even a kilometer, in a single gram of dirt. So that's the length of 10 football fields in just a thimbleful of soil. And it's everywhere. So if you passed over a tree, a shrub, a vine, even a tiny weed, you passed over a mycorrhizal network. Roughly 80 percent of all plant species are associated with these mycorrhizal fungi.
Szóval a szemünk elől rejtve a növények gyökérzetét meghódítja az arbuszkuláris mikorrhiza gomba. Ez a gomba komplex földalatti hálózatokat hoz létre pamutszálnál is vékonyabb sejtfonalaiból. Egy ilyen gombát vizsgálva láthatják, hogy egyszerre több növényhez is kapcsolódik. Úgy gondolhatnak rá, mint egy metróhálózatra, ahol minden gyökér egy megállónak felel meg, ahol a nyersanyagokat ki- és berakodják. Emellett nagyon sűrű, jó pár méter, akár egy kilométer is megtalálható egyetlen gramm földben. Ez tíz futball pálya hossza csupán egy gyűszűnyi talajban. És mindenhol megtalálható. Úgyhogy ha elhaladnak egy fa, cserje, inda, vagy akár egy apró gyom mellett, akkor egy mikorrhiza hálózat mellett mennek el. Nagyjából az összes növényfaj 80 százaléka kapcsolatban áll ezekkel a mikorrhiza gombákkal.
So what does a root covered in fungi have to do with our global economy? And why as an evolutionary biologist have I spent the last 10 years of my life learning economic jargon? Well, the first thing you need to understand is that trade deals made by plant and fungal partners are surprisingly similar to those made by us, but perhaps even more strategic. You see, plant and fungal partners, they're not exchanging stocks and bonds, they're exchanging essential resources, and for the fungus, that's sugars and fats. It gets all of its carbon directly from the plant partner. So much carbon, so every year, roughly five billion tons of carbon from plants go into this network underground. For the root, what they need is phosphorus and nitrogen, so by exchanging their carbon they get access to all of the nutrients collected by that fungal network. So to make the trade, the fungus penetrates into the root cell of the host and forms a tiny structure called an arbuscule, which is Latin for "little tree." Now, you can think of this as the physical stock exchange of the trade market.
Nos, mi köze lehet egy gombával borított gyökérnek a világgazdaságunkhoz? És miért töltöttem evolúciós biológusként az utóbbi 10 évemet a közgazdász nyelvezet tanulásával? Nos, az első dolog, amit meg kell érteniük, hogy a növények és gombák között létesülő kereskedelmi üzletek meglepően hasonlítanak az általunk kötött üzletekre, de talán még stratégiaibbak. Nézzék, a növények és gombák nem részvényekkel és kötvényekkel kereskednek, hanem létfontosságú nyersanyagokkal. A gombának ezek a cukrok és a zsírok. Minden számukra szükséges szénvegyületet a növényektől szereznek be. Ez akkora mennyiség, hogy minden évben nagyjából öt milliárd tonna szénvegyület kerül a növényektől ebbe a földalatti hálózatba. A gyökereknek pedig foszforra és nitrogénre van szükségük, így a szénvegyületeik cseréjével hozzájuthatnak a gombahálózat által gyűjtött összes tápanyaghoz. A csere létrejöttéhez a gomba behatol a gazdanövény gyökerének sejtjeibe, és létrehoz egy arbuszkulum nevű apró képletet, ami latinul azt jelenti, hogy "apró fa". Gondoljanak erre úgy, mint a piacgazdaság klasszikus értéktőzsdéjére.
So up until now, it seems very harmonious. Right? I scratch your back, you scratch mine, both partners get what they need. But here is where we need to pause and understand the power of evolution and natural selection. You see, there's no room for amateur traders on this market. Making the right trade strategy determines who lives and who dies.
Egészen eddig minden nagyon harmonikusnak tűnik. Igaz? Amilyen az adjonisten, olyan a fogadjisten, mindegyik fél megkapja, amire szüksége van. De itt meg kell állnunk, és meg kell értenünk az evolúció és a természetes kiválasztódás erejét. Tudják, ezen a piacon nincs helyük az amatőr kereskedőknek. A helyes kereskedési stratégia alkalmazása meghatározza azt, ki él és ki hal meg.
Now, I use the word strategy, but of course plant and fungi, they don't have brains. They're making these exchanges in the absence of anything that we would consider as thought. But, as scientists, we use behavioral terms such as strategy to describe behaviors to certain conditions, actions and reactions that are actually programmed into the DNA of the organism.
Most a stratégia szót használom, de persze a növényeknek és a gombáknak nincs agyuk. Ezeket az üzleteket a gondolkodás képessége nélkül hajtják végre. De mi tudósok magatartást leíró fogalmakkal – mint például a stratégia – jellemzünk bizonyos körülményekre, akciókra, reakciókra adott válaszokat, amelyek az élőlény DNS-ébe vannak programozva.
So I started studying these trade strategies when I was 19 years old and I was living in the tropical rainforests of Panama. Now, everybody at the time was interested in this incredible diversity aboveground. And it was hyperdiversity. These are tropical rainforests. But I was interested in the complexity belowground. We knew that the networks existed, and we knew they were important, and I'm going to say it again, by important I mean important, so the basis of all plant nutrition for all the diversity that you do see aboveground. But at the time, we didn't know how these networks worked. We didn't know how they functioned. Why did only certain plants interact with certain fungi? So fast-forward to when I started my own group, and we really began to play with this trade market. You see, we would manipulate conditions. We would create a good trading partner by growing a plant in the sun and a poor trading partner by growing it in the shade. We would then connect these with a fungal network. And we found that the fungi were consistently good at discriminating among good and bad trading partners. They would allocate more resources to the host plant giving them more carbon.
Ezeket a kereskedési stratégiákat kezdtem tanulmányozni 19 éves koromban, mikor Panama trópusi esőerdőiben éltem. Akkoriban mindenkit a talajszint feletti hihetetlen sokszínűség érdekelt. És ez hiperdiverzitás volt. Ezek trópusi esőerdők. De engem a talajszint alatti kompexitás érdekelt. Tudtuk, hogy a hálózatok léteznek, tudtuk hogy fontosak, és ismét hangsúlyozom, hogy a fontos alatt fontosat értek, ez az alapja a növények táplálkozásának, és a talajszint felett látható sokszínűségnek. De akkoriban nem tudtuk, hogyan működnek ezek a hálózatok. Nem tudtuk, hogyan látják el funkciójukat. Bizonyos növények miért csak bizonyos gombákkal lépnek kapcsolatba? Ugorjunk előre, mikor megalapítottam a csapatomat, és érdemben kezdtünk foglalkozni ezzel a kereskedőpiaccal. Tudják, manipuláltuk a körülményeket. Létrehoztunk egy jó üzlettársat azzal, hogy napfényen növesztettünk egy növényt, és rossz üzlettársat azzal, hogy az árnyékban neveltük. Aztán összekapcsoltuk ezeket egy gombahálózattal. Azt figyeltük meg, hogy a gombák folyamatosan jól teljesítettek a jó és rossz üzlettársak megkülönböztetésében. Annak a növénynek adtak több nyersanyagot, amely több szénvegyületet juttatott nekik.
Now, we would run the reciprocal experiments where we would inoculate a host plant with good and bad fungi, and they were also good at discriminating between these trade partners. So what you have there is the perfect conditions for a market to emerge. It's a simple market, but it's a market nonetheless, where the better trading partner is consistently favored.
Aztán elvégeztük a kísérlet fordítottját, amikor a növényt jó és rossz gombával oltottuk be, és ők is hasonlóan jók voltak az üzlettársak megkülönböztetésében. Tehát minden feltétel adott egy piac leírásához. Ez egy egyszerű piac, de akkor is piac, ahol a jobb kereskedő partnert mindig előnyben részesítik.
But is it a fair market? Now this is where you need to understand that, like humans, plants and fungi are incredibly opportunistic. There's evidence that the fungus, once it penetrates into the plant cell, it can actually hijack the plant's own nutrient uptake system. It does this by suppressing the plant's own ability to take up nutrients from the soil. So this creates a dependency of the plant on the fungus. It's a false addiction, of sorts, whereby the plant has to feed the fungus just to get access to the resources right around its own root. There's also evidence that the fungi are good at inflating the price of nutrients. They do this by extracting the nutrients from the soil, but then rather than trading them with the host, they hoard them in their network, so this makes them unavailable to the plant and other competing fungi. So basic economics, as resource availability goes down, the value goes up. The plant is forced to pay more for the same amount of resources.
De ez egy igazságos piac? Itt kell megérteniük, hogy az emberekhez hasonlóan a növények és gombák hihetetlenül opportunisták. Vannak bizonyítékok arra, hogy a növény sejtjeibe behatoló gomba el tudja téríteni a növény tápanyag felvételi rendszerét. Ezt úgy éri el, hogy meggátolja a növény képességét, hogy tápanyagokat vegyen magához a talajból. Ez létrehozza a növény gombától való függését. Ez bizonyos tekintetben hamis függőség, amely következtében a növénynek táplálnia kell a gombát, hogy hozzájusson a gyökere körül található nyersanyagokhoz. Arra is van bizonyíték, hogy a gombák ügyesen felhajtják a tápanyagok árát. Ezt úgy érik el, hogy kivonják a tápanyagokat a talajból, de ahelyett, hogy átadnák őket a gazdanövénynek, felhalmozzák azokat a hálózatukban, elérhetetlenné téve őket a növénynek és más versengő gombáknak. Alapvető közgazdasági tétel, ahogy csökken az erőforrás elérhetősége, úgy növekszik az értéke. A növény arra kényszerül, hogy többet fizessen ugyanannyi nyersanyagért.
But it's not all in favor of the fungus. Plants can be extremely cunning as well. There are some orchids -- and I always think orchids somehow seem like the most devious of the plant species in the world -- and there are some orchids that just tap directly into the network and steal all their carbon. So these orchids, they don't even make green leaves to photosynthesize. They're just white. So rather than photosynthesizing, tap into the network, steal the carbon and give nothing in return.
De nem minden kedvez a gombának. A növények is irtó ravaszak tudnak lenni. Néhány orchidea – mindig úgy gondolok rájuk, mint a legfondorlatosabb fajra a világ összes növényfaja közül – szóval van néhány orchidea, amelyek közvetlenül csapolják meg a gombahálózatot, és ellopják az összes szénvegyületét. Ezek az orchideák még csak nem is hajtanak zöld leveleket a fotoszintetizáláshoz. Fehér színűek. Fotoszintetizálás helyett inkább megcsapolják a hálózatot, ellopják a szénvegyületeket, és nem adnak semmit cserébe.
Now I think it's fair to say that these types of parasites also flourish in our human markets. So as we began to decode these strategies, we learned some lessons. And the first one was that there's no altruism in this system. There's no trade favors. We don't see strong evidence of the fungus helping dying or struggling plants unless it directly benefits the fungus itself.
Azt hiszem, mondhatjuk, hogy az efféle élősködők az emberek piacain is virágoznak. Ahogy elkezdtük megfejteni ezeket a stratégiákat, megtanultunk néhány leckét. Az első, hogy nincs önzetlenség ebben a rendszerben. Nincsenek kereskedelmi szívességek. Nem láttunk meggyőző bizonyítékot arra, hogy a gombák haldokló vagy küszködő növényeknek segítenének, hacsak nem származik közvetlen hasznuk belőle.
Now I'm not saying if this is good or bad. Unlike humans, a fungus, of course, cannot judge its own morality. And as a biologist, I'm not advocating for these types of ruthless neoliberal market dynamics enacted by the fungi. But the trade system, it provides us with a benchmark to study what an economy looks like when it's been shaped by natural selection for hundreds of millions of years in the absence of morality, when strategies are just based on the gathering and processing of information, uncontaminated by cognition: no jealousy, no spite, but no hope, no joy.
Nem állítom, hogy ez jó vagy rossz. Velünk ellentétben, egy gomba nem tudja persze megítélni saját erkölcsösségét. És biológusként nem támogatom ezeket a kegyetlen neoliberális piaci dinamizmusokat, amiket a gombák képviselnek. De a kereskedelmi rendszer egy viszonyítási pontot biztosít nekünk annak tanulmányozására, hogy milyen egy gazdaság akkor, ha természetes kiválasztódás alakítja több százmillió éve erkölcs hiányában, amikor a stratégiák csak az információ begyűjtésén és feldolgozásán alapulnak, a tudat által érintetlenül: nincs féltékenység, nincs rosszindulat, de remény és öröm sem.
So we've made progress in decoding the most basic trade principles at this point, but as scientists we always want to take it one step further, and we're interested in more complex economic dilemmas. And specifically we're interested in the effects of inequality.
Tehát eddig a pontig haladást értünk el a legalapvetőbb kereskedelmi alapelvek megfejtésében, de tudósként mindig a következő szintre akarunk lépni, és az összetettebb közgazdasági kérdések foglalkoztatnak minket. Különösen az egyenlőtlenség hatásai érdekelnek minket.
So inequality has really become a defining feature of today's economic landscape. But the challenges of inequality are not unique to the human world. I think as humans we tend to think that everything's unique to us, but organisms in nature must face relentless variation in their access to resources.
Az egyenlőtlenség tényleg meghatározó tényezője lett napjaink gazdasági berendezkedésének. De az egyenlőtlenség kihívásai nem csak az emberek világára jellemzőek. Úgy vélem, mi emberek hajlamosak vagyunk hinni, hogy mindenben egyediek vagyunk, de a természetben az élőlényeknek a folyamatos változással kell megküzdeniük a nyersanyagokhoz való hozzáférés során.
How does a fungus that can again be meters long change its trade strategy when it's exposed simultaneously to a rich patch and a poor patch? And, more generally, how do organisms in nature use trade to their advantage when they're faced with uncertainty in terms of their access to resources?
Az akár több méter hosszú gomba hogyan változtatja a kereskedelmi stratégiáját, amikor a jó és a rossz választást egyszerre felkínálják neki? Még általánosabban, az élőlények a természetben hogyan kovácsolnak hasznot a kereskedelemből, amikor bizonytalansággal szembesülnek a nyersanyagokhoz való hozzáférés szempontjából?
Here's where I have to let you in on a secret: studying trade underground is incredibly difficult. You can't see where or when important trade deals take place. So our group helped pioneer a method, a technology, whereby we could tag nutrients with nanoparticles, fluorescing nanoparticles called quantum dots. What the quantum dots allow us to do is actually light up the nutrients so we can visually track their movements across the fungal network and into the host root. So this allows us finally to see the unseen, so we can study how fungi bargain at a small scale with their plant hosts. So to study inequality, we exposed a fungal network to these varying concentrations of fluorescing phosphorus, mimicking patches of abundance and scarcity across this artificial landscape. We then carefully quantified fungal trade. And we found two things.
Beavatom önöket egy titokba: a földalatti kereskedelem tanulmányozása rendkívül nehéz. Nem lehet látni, hol és mikor születnek a fontos kereskedelmi megállapodások. A csapatunk segített kidolgozni egy módszert, egy technológiát, melynek során nanorészecskékkel jelölhetjük meg a tápanyagokat, kvantumpontoknak nevezett fluoreszkáló nanorészecskékkel. A kvantumpontok valójában lehetővé teszik számunkra, hogy kivilágítsuk a tápanyagokat, így vizuálisan tudjuk nyomon követni a mozgásukat a gombahálózaton keresztül a gazdanövények gyökerébe. Ez végre lehetővé teszi, hogy lássuk a láthatatlant, így tanulmányozhatjuk, hogyan alkudozik kicsiben a gomba a gazdanövényeivel. Tehát az egyenlőtlenség vizsgálatához megjelöltünk egy gombahálózatot változó koncentrációjú fluoreszkáló foszforral, és utánoztuk a tápanyagban gazdag és szegény talajt mesterséges környezetben. Ezután gondosan számszerűsítettük a gombakereskedelmet. Két dolgot fedeztünk fel.
The first thing we found was that inequality encouraged the fungus to trade more. So I can use the word "encouraged" or "stimulated" or "forced," but the bottom line is that compared to control conditions, inequality was associated with higher levels of trade. This is important, because it suggests that evolving a trade partnership in nature can help organisms cope with the uncertainty of accessing resources.
Az első, amit találtunk, hogy az egyenlőtlenség arra ösztönözte a gombákat, hogy többet kereskedjenek. Használhatom az "ösztönözte", "ingerelte", vagy "kényszerítette" szavakat, de a lényeg, hogy a kontroll feltételekkel összehasonlítva az egyenlőtlenség nagyobb mértékű kereskedelemmel járt. Ez fontos, mert azt sugallja, hogy a kereskedelem kialakítása a természetben segítheti az élőlényeket a táplálékhoz való hozzáférés bizonytalanságának kezelésében.
Second, we found that, exposed to inequality, the fungus would move resources from the rich patch of the network, actively transport them to the poor side of the network. Now, of course, we could see this because the patches were fluorescing in different colors. So at first, this result was incredibly puzzling. Was it to help the poor side of the network? No. We found that the fungus gained more by first moving the resources to where demand was higher. Simply by changing where across the network the fungus was trading, it could manipulate the value of those resources.
A második megfigyelésünk az volt, hogy az egyenlőtlenségnek kitéve a gombák tápanyagokat csoportosítottak át a hálózat gazdag részéből, gyorsan szállítva azokat a hálózat szegény részébe. Természetesen azért láthattuk ezt, mert az útvonalak más színekben fluoreszkáltak. Először rendkívül rejtélyes volt ez az eredmény. Ez segítségnyújtás volt a hálózat szegény részének? Nem. Azt találtuk, hogy a gomba jobban jár, ha először oda szállítja a nyersanyagokat, ahol nagyobb a kereslet. Egyszerűen azzal, hogy a gomba változtatta a kereskedés helyét a hálózatban, manipulálni tudta a nyersanyagok értékét.
Now this stimulated us to really dig deeper into how information is shared. It suggests a high level of sophistication, or at least a medium level of sophistication in an organism with no cognition. How is it that a fungus can sense market conditions across its network and then make calculations of where and when to trade? So we wanted to look about information and how it's shared across this network, how the fungus integrates cues.
Ez arra sarkallt minket, hogy mélységében kutassuk az információmegosztás módját. A megfigyelés magas szintű kifinomultságot feltételezett, vagy legalább közepes szintű kifinomultságot egy tudat nélküli élőlényben. Hogy lehet, hogy a gomba érzékeli a hálózatában a piaci körülményeket, aztán számításokat végez, hogy hol és mikor kereskedjen? Így meg akartuk vizsgálni az információt, és hálózatbeli megosztásának módját, hogyan összegzi a gomba a jelzéseket.
So to do that, what you need to do is dive deep in and get a higher resolution into the network itself. We began to study complex flows inside the hyphal network. So what you're looking at right now is a living fungal network with the cellular contents moving across it. This is happening in real time, so you can see the time stamp up there. So this is happening right now. This video isn't sped up. This is what is happening under our feet right now. And there's a couple of things that I want you to notice. It speeds up, it slows down, it switches directions.
Ehhez az kell, hogy ízeire szedve nagyobb részletezettségű képet alkossunk magáról a hálózatról. Vizsgálni kezdtük a sejtfonalhálózatban zajló komplex áramlásokat. Amit most látnak, az egy élő gombahálózat, ahogy áthaladnak rajta a sejtszintű anyagok. Ez valós időben történik, fent láthatják az időbélyeget. Ez épp most történik. A videó nincs felgyorsítva. Ez történik épp most a talpunk alatt. Van néhány dolog, amire fel akarom hívni a figyelmüket. Az áramlás felgyorsul, lelassul, irányt változtat.
So we're working now with biophysicists to try to dissect this complexity. How is the fungus using these complex flow patterns to share and process information and make these trade decisions? Are fungi better at making trade calculations than us?
Most biofizikusokkal dolgozunk együtt, hogy ezt az összetettséget elemezzük. Hogyan használják a gombák ezeket az összetett áramlási mintákat az információ feldolgozásához és megosztásához, és a kereskedelmi döntések meghozásához? Jobbak a gombák a kereskedelmi számításokban, mint mi?
Now here's where we can potentially borrow models from nature. We're increasingly reliant on computer algorithms to make us profitable trades in split-second time scales. But computer algorithms and fungi, they both operate in similar, uncognitive ways. The fungi just happens to be a living machine.
Ez az a terület, ahonnan modelleket tudunk kölcsönözni a természettől. Egyre inkább rábízzuk a számítógépes algoritmusokra, hogy jövedelmező üzleteket kössenek nekünk a másodperc tört része alatt. De a számítógépes algoritmusok és a gombák hasonlóan tudattalanul működnek. A gombák történetesen olyanok, mint egy élő gép.
What would happen if we compare and compete the trading strategies of these two? Who would win? The tiny capitalist that's been around since before and the fall of the dinosaurs?
Mi történne, ha összehasonlítanánk és versenyeztetnénk kettejük kereskedési stratégiáját? Melyikük nyerne? A parányi kapitalisták, akik már a dinoszauruszok kihalása előtt és közben is léteztek?
My money is on the fungus.
Én a gombákra fogadnék.
Thank you.
Köszönöm szépen.
(Applause)
(Taps)