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.
Avete di fronte a voi una biologa evoluzionista, una professoressa in biologia evoluzionista, un titolo alquanto altisonante, lasciatemelo dire. Vi parlerò di due argomenti che normalmente non vengono associati, ovvero di economie di mercato e di funghi. Non so quale sia la pronuncia in Europa. Ancora non c'è consenso su come si pronunci.
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.
Voglio che immaginiate un'economia di mercato vecchia di 400 milioni di anni, così diffusa da essere presente in quasi tutti gli ecosistemi del mondo, così enorme che collega milioni di operatori contemporaneamente, e così persistente da essere sopravvissuta a estinzioni di massa. È qui, proprio ora, sotto i nostri piedi. Solo che non potete vederla. Contrariamente alle economie umane che si affidano alla cognizione per prendere decisioni, gli operatori in questo mercato implorano, prendono a prestito, rubano, barano,
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.
in totale assenza di pensiero. Di nascosto, le radici delle piante sono colonizzate da funghi chiamati Micorrize arbuscolari. Il fungo forma questa complessa rete sotterranea di fini filamenti, più sottili dei fili di cotone. Seguite uno di questi funghi: collega molte piante contemporaneamente. Vedetela come un sistema di metropolitana sotterranea, in cui ogni radice è una stazione, in cui le risorse vengono caricate e scaricate. È anche molto fitto, diversi metri, addirittura un chilometro, in un singolo grammo di terra. Sono la lunghezza di 10 campi da football in un pizzico di suolo. Ed è ovunque. Se passate accanto a un albero, un arbusto, un rampicante, persino un'erbaccia, passate sopra una rete di micorrize. Circa l'80 per cento di tutte le specie di piante sono associate a queste micorrize.
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.
Cosa ha a che fare una radice coperta da funghi con la nostra economia globale? E perché una biologa evoluzionista come me ha passato 10 anni di vita a imparare termini economici? La prima cosa che dovete capire è che gli scambi tra piante e funghi sono sorprendentemente simili ai nostri, ma forse più strategici. Piante e funghi non scambiano azioni e obbligazioni, si scambiano risorse essenziali, e per il fungo si tratta di zuccheri e grassi. Prende tutto il carbonio direttamente dalla pianta. Così tanto carbonio, che ogni anno, circa cinque miliardi di tonnellate di carbonio dalle piante vanno a questa rete sotterranea. Alle radici serve fosforo e azoto, quindi scambiando il loro carbonio hanno accesso a tutti i nutrienti raccolti dalla rete di funghi. Per realizzare la transazione, il fungo penetra nelle cellule della radice e forma una minuscola struttura chiamata arbuscolo, che in latino significa "piccolo albero." Vedetela come lo scambio fisico di azioni sul mercato.
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.
Finora sembra molto armonioso. Vero? Io gratto la vostra schiena, voi grattate la mia, entrambi i partner ottengono quello che vogliono. Ma fermiamoci un attimo per capire la forza dell'evoluzione e della selezione naturale. Non c'è spazio per i dilettanti in questo mercato. La giusta strategia di scambio determina chi vive e chi muore.
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.
Uso la parola strategia, ma piante e funghi ovviamente non hanno cervello. Fanno questi scambi in assenza di qualunque pensiero. Ma in quanto scienziati, usiamo termini comportamentali come strategia per descrivere comportamenti in certe condizioni, azioni e reazioni che sono programmate nel DNA dell'organismo.
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.
Ho iniziato studiando queste strategie di scambio quando avevo 19 anni e vivevo nelle foreste tropicali di Panama. Tutti all'epoca erano interessati a questa incredibile diversità al suolo. Era una iperdiversità. Sono foreste tropicali. A me interessava la complessità sotto il suolo. Sapevamo che la rete esisteva, e sapevamo che era importante; lo dirò di nuovo, quando dico importante, intendo importante, le basi della nutrizione delle piante per la diversità che vedete al suolo. Ma all'epoca, non sapevamo come funzionavano queste reti. Non sapevamo come operavano. Perché solo alcune piante interagiscono con certi funghi? Avanti veloce a quando ho creato il mio gruppo, e abbiamo davvero iniziato a giocare con questo mercato. Abbiamo manipolato le condizioni. Abbiamo creato un buon partner di scambi facendo crescere una pianta al sole e un cattivo partner facendolo crescere all'ombra. Poi li abbiamo collegati a una rete di funghi. Abbiamo scoperto che i funghi erano sempre bravi a distinguere una controparte buona o cattiva. Allocavano più risorse alla pianta che dava loro più carbonio.
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.
Abbiamo fatto esperimenti reciproci in cui inoculavamo funghi buoni e cattivi nella pianta ospite, ed erano bravi anche qui a distinguere le controparti. Abbiamo qui le condizioni perfette per far emergere un mercato. È un mercato semplice, ma è comunque un mercato, in cui la controparte migliore è regolarmente avvantaggiata.
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.
Ma è un mercato imparziale? Qui dobbiamo capire che, come gli esseri umani, piante e funghi sono incredibilmente opportunistici. Le prove dimostrano che i funghi, una volta penetrati nelle cellule delle piante, possono intromettersi nel sistema di assorbimento dei nutrienti delle piante. Lo fanno eliminando la capacità delle piante di prendere i nutrienti dal suolo. Questo crea una dipendenza della pianta dai funghi. È una falsa dipendenza, in qualche modo, in cui la pianta deve alimentare il fungo per avere accesso alle risorse intorno alle sue radici. È anche dimostrato che i funghi sono bravi a gonfiare il prezzo dei nutrienti. Lo fanno estraendo i nutrienti dal suolo, ma invece di scambiarli con l'ospite, ne fanno scorta nella loro rete, rendendoli non disponibili alla pianta e ad altri funghi. Principi economici semplici, se la disponibilità si riduce, il valore aumenta. La pianta è costretta a pagare di più per la stessa quantità di risorse.
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.
Ma non è tutto a favore del fungo. Le piante possono essere altrettanto astute. Ci sono delle orchidee -- penso sempre che le orchidee siano le piante più subdole di tutte le specie del mondo -- ci sono orchidee che si inseriscono direttamente nella rete e rubano tutto il carbonio. Queste orchidee, non fanno nemmeno foglie verdi per la fotosintesi. Sono semplicemente bianche. Invece di fare fotosintesi, si inseriscono nel sistema, rubano il carbonio e non danno niente in cambio.
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.
Credo sia giusto dire che questo tipo di parassiti prospera anche nei nostri mercati umani. Iniziando a decodificare queste strategie, abbiamo imparato qualcosa. In primo luogo, non c'è altruismo in questo sistema. Non si fanno favori. Non abbiamo prove certe che il fungo aiuti piante sofferenti a meno che non ne tragga vantaggio direttamente il fungo stesso.
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.
Non dico che sia bene o male. Contrariamente agli umani, un fungo, ovviamente, non può giudicare la propria moralità. In quanto biologa, non sostengo queste dinamiche di mercato neoliberali spietate perpetrate dai funghi. Ma il sistema di scambio, ci fornisce un confronto per studiare un'economia determinata dalla selezione naturale da centinaia di milioni di anni in assenza di moralità, dove le strategie sono basate solo sulla raccolta e l'elaborazione di informazioni, non contaminate dalla cognizione: nessuna gelosia, nessuna cattiveria, ma nessuna speranza, nessuna gioia.
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.
Abbiamo fatto progressi nel decodificare i principi di scambio più semplici, ma da scienziati vogliamo sempre andare oltre, e siamo interessati ai dilemmi economici più complessi. Nello specifico siamo interessati agli effetti delle ineguaglianze.
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.
Le ineguaglianze sono diventate elementi distintivi del panorama economico di oggi. Ma le sfide delle ineguaglianze non sono solo degli esseri umani. In quanto umani abbiamo tendenza a pensare di essere unici in tutto, ma gli organismi in natura affrontano senza sosta variazioni nell'accesso alle risorse.
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?
Come cambia la sua strategia di scambio un fungo che può essere lungo metri quando è esposto simultaneamente a un percorso ricco e uno povero? E più in generale, come fanno gli organismi in natura a usare a proprio vantaggio gli scambi di fronte all'incertezza in termini di accesso alle risorse?
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.
È il momento di svelarvi un segreto: studiare gli scambi sotterranei è difficilissimo. Non si vede dove e come avvengono gli scambi importanti. Il nostro gruppo ha aiutato a creare un metodo, una tecnologia, in cui contrassegnare i nutrienti con nanoparticelle, nanoparticelle fluorescenti chiamate punti quantici. I punti quantici ci permettono di illuminare i nutrienti in modo da tracciare visivamente i movimenti lungo la rete di funghi e nelle radici dell'ospite. Questo permette finalmente di vedere l'invisibile, per studiare come i funghi contrattano su piccola scala con le piante ospiti. Per studiare l'ineguaglianza, abbiamo esposto la rete di funghi a queste concentrazioni variabili di fosforo fluorescente, imitando aree di abbondanza e scarsità attraverso questo panorama artificiale. Poi abbiamo quantificato attentamente gli scambi. Abbiamo scoperto due cose.
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.
La prima è stata che l'ineguaglianza incoraggiava il fungo a scambiare di più. Posso usare la parola "incoraggiava" o "stimolava" o "costringeva", ma la sostanza è che rispetto al gruppo di controllo, l'ineguaglianza era associata a un livello di scambio più elevato. Questo è importante, perché suggerisce che l'evoluzione di un accordo di scambio in natura può aiutare gli organismi a compensare le incertezze dell'accesso alle risorse.
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.
Secondo, abbiamo scoperto che, esposti all'ineguaglianza, il fungo sposta le risorse dalle zone ricche della rete, le trasporta attivamente nelle zone povere della rete. Certo, lo vedevamo perché le aree erano fluorescenti in diversi colori. All'inizio, questo risultato era incredibilmente sconcertante. Era per aiutare le zone povere della rete? No. Abbiamo scoperto che i funghi ci guadagnavano di più a spostare prima le risorse dove la domanda era più alta. Semplicemente cambiando l'area di scambio del fungo sulla rete, poteva manipolare il valore di quelle risorse.
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.
Questo ci ha stimolato ad approfondire come avviene lo scambio di informazioni. Suggerisce un alto livello di sofisticazione, o perlomeno un medio livello di sofisticazione in un organismo senza cognizione. Come può un fungo avvertire le condizioni di mercato sulla rete e fare calcoli su dove e quando scambiare? Volevamo informazioni sulla condivisione nella rete, come il fungo integra i segnali.
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.
Per fare questo, serve approfondire e serve una risoluzione più alta della rete stessa. Abbiamo iniziato a studiare flussi complessi del sistema ifale. Quello che vedete è una rete di funghi con contenuti cellulari che si muovono. Avviene in tempo reale, vedete la marca temporale qui. Questo succede proprio ora. Il video non è accelerato. Sta succedendo sotto i nostri piedi proprio ora. Voglio che notiate un paio di cose. Accelera, rallenta, cambia direzione.
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?
Ora lavoriamo con biofisici per cercare di esaminare questa complessità. Come fa il fungo a usare questi schemi complessi per condividere e elaborare le informazioni e prendere queste decisioni commerciali? I funghi sono più bravi di noi a fare i calcoli?
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.
Qui possiamo potenzialmente prendere a prestito modelli della natura. Siamo sempre più affidati a algoritmi informatici per fare scambi vantaggiosi in meno di un secondo. Ma gli algoritmi e i funghi, operano in modo simile, in modo non cognitivo. Solo che i funghi sono organismi viventi.
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?
Cosa succederebbe se confrontassimo le strategie di scambio di questi due? Chi vincerebbe? Il piccolo capitalista che si aggira da prima dell'estinzione dei dinosauri?
My money is on the fungus.
Io scommetto sui funghi.
Thank you.
Grazie.
(Applause)
(Applausi)