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.
Estou aqui hoje como bióloga evolucionista, professora de biologia evolutiva, um título muito pomposo, se assim posso dizer. Vou falar de dois tópicos que normalmente não estão associados e que são a economia de mercado e os fungos. Não sei como é que se pronuncia, será "fun-gai" ou "fun-gui"? Não há consenso, em inglês, quanto à pronúncia desta palavra.
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.
Imaginem uma economia de mercado com 400 milhões de anos, uma tão omnipresente que funciona em quase todos os ecossistemas do mundo, tão enorme que pode interligar milhões de comerciantes simultaneamente, e tão persistente que tenha sobrevivido às extinções em massa. Está aqui, neste momento, mesmo por baixo dos nossos pés, só que não a vemos. Ao contrário das economias humanas que se baseiam no discernimento para tomar decisões, os operadores desse mercado imploram, pedem emprestado, roubam, vigarizam, tudo na ausência de discernimento.
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.
Oculto aos nossos olhos, um fungo chamado "Arbuscule mycorrhizae" coloniza as raízes das plantas. Esse fungo forma complexas redes subterrâneas de filamentos mais finos do que os fios de algodão. Se acompanharmos um desses fungos vemos que ele interliga múltiplas plantas simultaneamente. Podemos pensar nele como um sistema de metropolitano subterrâneo, em que cada raiz é uma estação, em que os recursos são carregados e descarregados. E também é um sistema muito denso, com um comprimento de muitos metros, às vezes, até um quilómetro, num simples grama de terra. Equivale ao comprimento de 10 campos de futebol num simples dedal de terra. E está por toda a parte. Em qualquer árvore, arbusto, trepadeira ou erva daninha, existe uma rede de micorrizas. Cerca de 80% de todas as espécies de plantas estão associadas a estes fungos micorrízicos.
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.
O que é que uma raiz coberta de fungos tem a ver com a nossa economia global? Porque é que, como bióloga evolucionistas, passei os últimos 10 anos da minha vida a aprender calão económico? A primeira coisa que é preciso perceber é que os acordos comerciais entre os parceiros plantas e fungos são surpreendentemente semelhantes aos acordos que nós fazemos, embora talvez ainda mais estratégicos. Os parceiros, plantas e fungos, não negoceiam ações e obrigações, trocam recursos essenciais. Para os fungos, são açúcares e gorduras. Todo o carbono que recebem provém diretamente do parceiro planta. É muito carbono por ano — são cerca de 5000 milhões de toneladas de carbono das plantas que vão para esta rede subterrânea. As raízes precisam de fósforo e de azoto. Assim, quando cedem o carbono, têm acesso a todos os nutrientes absorvidos pela rede dos fungos. Para fazer esta troca, o fungo penetra na célula da raiz da planta hospedeira e forma uma minúscula estrutura, chamada arbúsculo, que, em latim, significa "pequena árvore". Podemos pensar nisto como uma troca física de ações no mercado de ações.
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.
Até aqui, parece muito harmonioso, não é? Ajuda-me que eu te ajudarei. Cada parceiro recebe aquilo de que precisam. Mas aqui precisamos de fazer uma pausa e perceber o poder da evolução e da seleção natural. Neste mercado, não há espaço para comerciantes amadores. Uma estratégia de trocas adequada determina quem vive e quem morre,
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.
Eu uso a palavra "estratégia" mas, claro, a planta e os fungos não têm cérebro. Fazem estas trocas na ausência de qualquer coisa que possamos considerar como raciocínio. Mas, enquanto cientistas, usamos termos comportamentais, como estratégia, para descrever o comportamento, em determinadas condições, de ações e reações que estão programadas no ADN do 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.
Eu comecei a estudar estas estratégias de trocas, quando tinha 19 anos e vivia nas florestas tropicais do Panamá. Na altura, toda a gente estava interessada nesta incrível diversidade acima do solo. Era uma enorme diversidade. São florestas tropicais. Mas eu estava interessada na complexidade abaixo do solo. Já sabíamos que existiam essas redes e sabíamos que eram importantes e vou repetir, por importante, quero dizer mesmo importante. Falamos da base da nutrição de todas as plantas para toda a diversidade que vemos à superfície. Mas, naquela altura, não sabíamos como funcionavam estas redes. Não sabíamos como funcionavam. Porque é que só determinadas plantas interagiam com determinados fungos? Avançando para a época em que comecei o meu grupo, começámos a jogar com este mercado comercial. Manipulávamos as condições. Criávamos um bom parceiro, cultivando uma planta ao sol e um parceiro fraco, cultivando uma planta à sombra. Depois ligávamos as duas a uma rede de fungos. Descobrimos que os fungos eram sempre muito bons em diferenciar parceiros bons e maus. Atribuíam mais recursos à planta que lhes fornecia mais carbono.
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.
Depois, fizemos experiências recíprocas em que inoculávamos uma planta com fungos bons e maus. As plantas também diferenciavam bem estes parceiros. Temos aqui as condições perfeitas para surgir um mercado. É um mercado simples, mas, de qualquer modo, é um mercado em que o melhor parceiro é favorecido consistentemente.
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.
Mas será um mercado justo? É aqui que precisamos de perceber que, tal como com os seres humanos, as plantas e os fungos são incrivelmente oportunistas. Há indícios de que os fungos, depois de penetrarem na célula da planta, podem apoderar-se do sistema de captação de nutrientes da planta. Fazem isso, suprimindo a capacidade da planta de absorver nutrientes do solo. Isso cria uma dependência da planta para com o fungo. É uma espécie de falsa dependência em que a planta é obrigada a alimentar o fungo, para ter acesso aos recursos em volta da sua raiz. Também há indícios de que os fungos conseguem inflacionar o preço dos nutrientes. Fazem isso, extraindo os nutrientes do solo, mas depois, em vez de os trocar com a planta hospedeira, armazenam-nos na sua rede, para os tornar indisponíveis à planta e a outros fungos concorrentes. É o princípio básico da economia: à medida que a disponibilidade de recursos diminui, o seu valor aumenta. A planta é forçada a pagar mais pela mesma quantidade de recursos.
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.
Mas nem tudo funciona a favor do fungo. As plantas também podem ser extremamente astutas. Há algumas orquídeas — e eu sempre achei que as orquídeas são a espécie de plantas mais desonesta do mundo — há algumas orquídeas que exploram diretamente a rede e lhe roubam todo o carbono. Essas orquídeas nem sequer produzem folhas verdes para a fotossíntese. São todas brancas. Em vez de fotossintetizarem, exploram a rede. roubam o carbono e não dão nada em troca.
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.
Penso que é justo dizer que estes tipos de parasitas também florescem nos nossos mercados humanos. Quando começámos a descodificar estas estratégias, aprendemos algumas lições. A primeira foi que não há altruísmo neste sistema. Não há favores nas trocas. Não vemos indícios fortes de um fungo a ajudar plantas moribundas ou debilitadas, a não ser que tire daí benefícios diretamente para si mesmo.
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.
Não estou a dizer que isso é bom ou mau. Ao contrário dos seres humanos, um fungo não pode julgar a sua moral. E, enquanto bióloga, não estou a defender este tipo de dinâmica de mercado neoliberal implacável exercido pelos fungos. Mas o sistema de trocas fornece-nos uma referência para estudar o aspeto duma economia quando é modelada pela seleção natural durante centenas de milhões de anos na ausência de moral, quando as estratégias se baseiam apenas na colheita e no processamento de informações, não contaminadas pelo discernimento: sem inveja, sem maldade, mas também sem esperança, sem alegria.
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.
Portanto, nós fizemos progressos ao descodificar os princípios mais básicos das trocas. Mas, enquanto cientistas, sempre queremos avançar mais um passo e estamos interessados em dilemas económicos mais complexos. Especificamente, estamos interessados nos efeitos da desigualdade.
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.
A desigualdade tornou-se uma característica definidora do cenário económico atual. Mas os problemas da desigualdade não são exclusivos do mundo humano. Penso que, enquanto seres humanos, achamos que somos únicos em tudo mas os organismos na Natureza têm de enfrentar uma variação permanente no seu acesso aos recursos.
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?
Como é que um fungo que pode ter metros de comprimento altera a sua estratégia de trocas quando exposto, simultaneamente, a um talhão rico e a um talhão pobre? Mais genericamente, como é que os organismos na Natureza usam as trocas em seu benefício quando enfrentam a incerteza, em termos do seu acesso aos recursos?
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.
É aqui que preciso de revelar um segredo: estudar as trocas subterrâneas é extremamente difícil. Não podemos ver onde ou quando ocorrem os acordos comerciais importantes. O nosso grupo ajudou a criar um método, uma tecnologia, em que podemos etiquetar nutrientes com nanopartículas, nanopartículas fluorescentes, chamadas pontos quânticos. Os pontos quânticos permitem-nos iluminar os nutrientes para podermos visualizar os seus movimentos através da rede de fungos até à raiz da planta hospedeira. Isso permite-nos, finalmente, ver o invisível, para podermos estudar como os fungos negoceiam, à microescala, com as plantas hospedeiras. Para estudar a desigualdade, expusemos uma rede de fungos a diversas concentrações de fósforo fluorescente, imitando os talhões de abundância e de escassez numa paisagem artificial. Depois, quantificámos cuidadosamente as trocas feitas pelos fungos, Descobrimos duas coisas.
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.
A primeira coisa que descobrimos foi que a desigualdade encorajava o fungo a fazer mais trocas. Posso usar a palavra "encorajava" ou "estimulava" ou "forçava", mas o importante é que, em comparação com as condições de controlo, a desigualdade estava associada a níveis mais altos de trocas. Isto é importante, porque sugere que a evolução de uma parceria de trocas, na Natureza, pode ajudar os organismos a lidar com a incerteza do acesso aos recursos.
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.
Em segundo lugar, descobrimos que, quando exposto à desigualdade, o fungo deslocava os recursos do talhão rico da rede e transportava-os para o lado pobre da rede. Claro, conseguíamos observar isto porque os talhões tinham cores fluorescentes diferentes. A princípio, este resultado foi extremamente intrigante. Seria para ajudar o lado pobre da rede? Não. Descobrimos que o fungo lucrava mais, movimentando os recursos para onde a procura era mais elevada. Mudando-os para o local da rede onde o fungo estava a fazer trocas, podia manipular o valor desses recursos.
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.
Isso obrigou-nos a aprofundar a forma como são partilhadas as informações. Sugeria um elevado nível de sofisticação ou, pelo menos, um nível médio de sofisticação num organismo sem discernimento. Como é que um fungo pode pressentir as condições do mercado, na sua rede, e depois fazer cálculos sobre onde e quando fazer trocas? Quisemos observar as informações e como são transmitidas por esta rede, como o fungo integra as pistas.
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.
Para isso, precisámos de aprofundar e obter uma resolução mais elevada na própria rede. Começámos por estudar fluxos complexos no interior da rede de hifas. Neste momento estão a ver uma rede de fungos vivos com conteúdos celulares em movimento através dela. Isto está a acontecer em tempo real, portanto, podem verificar a hora ali em cima. Está a acontecer no momento, o vídeo não está acelerado. Está a acontecer neste momento, debaixo dos nossos pés. Quero chamar a atenção para umas coisas. Acelera, depois abranda, muda de direção.
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?
Estamos a trabalhar agora com biofísicos para tentar dissecar esta complexidade. Como é que os fungos usam estes complexos padrões de fluxo para partilhar e processar informações e tomar estas decisões de trocas? Serão os fungos melhores do que nós a calcular transações comerciais?
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.
É aqui que talvez possamos ir buscar modelos à Natureza. Cada vez estamos mais dependentes de algoritmos de computadores para fazermos negócios lucrativos em frações de segundos. Mas os algoritmos dos computadores e os fungos funcionam de um modo igualmente sem discernimento. Acontece que os fungos são uma máquina viva.
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?
O que aconteceria se comparássemos e puséssemos em competição as estratégias de trocas desses dois? Quem ganharia? O pequeno capitalista que anda por aí desde antes e depois do desaparecimento dos dinossauros?
My money is on the fungus.
A minha aposta vai para o fungo.
Thank you.
Obrigada.
(Applause)
(Aplausos)