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 evolutiva, professora universitária de biologia evolutiva, título que soa bastante pomposo, devo admitir. E gostaria de falar sobre dois tópicos que normalmente não são abordados juntos: fungos e economia de mercado. A gente fala fun-guy ou, como na Europa, fun-gee? Ainda não há consenso, em inglês, sobre a pronúncia dessa 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.
Bem, gostaria que imaginassem uma economia de mercado com 400 milhões de anos, tão onipresente que opere em todos os ecossistemas do mundo, tão grande que possa conectar milhões de mercados simultaneamente, e tão persistente que tenha sobrevivido a extinções em massa. Ela está aqui, bem debaixo de nossos pés, só que não conseguimos vê-la. E, ao contrário das economias de mercado dos humanos, nas quais as decisões são tomadas com base na cognição, operadores desse mercado imploram, tomam emprestado, roubam, trapaceiam, tudo na ausência de raciocínio.
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.
Escondido dos nossos olhos, um fungo chamado "Arbuscule mycorrhizae" coloniza raízes de plantas. Ele forma complexas redes subterrâneas de filamentos mais finos do que os fios do algodão. Se acompanharmos um desses fungos, vemos que ele conecta várias plantas simultaneamente. É como se fosse um sistema de metrô subterrâneo, no qual cada raiz seria uma estação onde recursos são carregados e descarregados. Esse também é um sistema muito denso. Costuma haver metros de comprimento, às vezes até um quilômetro, num único grama de terra. Isso equivale ao comprimento de dez campos de futebol em apenas um tiquinho de terra. E está por toda parte. Em toda árvore, arbusto, trepadeira, ou mesmo erva-daninha, existe uma rede micorrízica. Cerca de 80% de todas as espécies vegetais estão associadas a esses 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.
Mas o que uma raiz coberta de fungos tem a ver com nossa economia global? E por que, como bióloga evolutiva, passei os dez últimos anos da minha vida aprendendo jargão econômico? Bem, a primeira coisa que vocês precisam entender é que os acordos comerciais entre plantas e fungos parceiros são surpreendentemente semelhantes aos acordos feitos por nós, e talvez até mais estratégicos do que os nossos. Vejam só, plantas e fungos parceiros não estão negociando ações e títulos, mas recursos essenciais, o que, para o fungo, significa açúcar e gorduras. Ele obtém todo o seu carbono diretamente da planta parceira. É muito carbono - por ano, cerca de 5 bilhões de toneladas de carbono das plantas entram nessa rede subterrânea. Quanto às raízes, elas precisam de fósforo e nitrogênio. Então, ao trocar seu carbono, elas têm acesso a todos os nutrientes coletados por essa rede de fungos. Para realizar a troca, o fungo penetra nas células da raiz da hospedeira e forma uma pequena estrutura chamada "arbuscule", que em latim significa "arvorezinha". Podemos pensar nisso como a bolsa de valores física do 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, tudo parece lindo e maravilhoso, certo? Uma mão lava a outra, e cada parceiro consegue o que precisa. Mas aqui é preciso parar e entender o poder da evolução e da seleção natural. Vejam bem, nesse mercado não há espaço para amadores. Uma estratégia comercial 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.
Estou usando a palavra "estratégia", mas, obviamente, plantas e fungos não possuem cérebro. Eles fazem essas trocas na ausência de qualquer coisa que possa ser considerada raciocínio. No entanto, nós, cientistas, usamos termos comportamentais, tal como estratégia, para descrever o comportamento de certas condições, ações e reações, que já vêm programadas no DNA 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.
Comecei a estudar essas estratégias comerciais quando tinha 19 anos e morava numa floresta tropical do Panamá. Na época, todo mundo estava interessado na incrível diversidade acima do solo. E era uma senhora diversidade, afinal, são florestas tropicais. Mas eu estava interessada na complexidade abaixo do solo. Sabíamos que as redes existiam, e sabíamos que eram importantes, e quero repetir isso - por importante quero dizer importante mesmo, pois estamos falando da base de toda a nutrição vegetal para toda a diversidade que vemos na superfície. Mas na época não sabíamos como essas redes operavam. Não sabíamos como elas funcionavam. Por que apenas determinadas plantas interagiam com determinados fungos? Avancemos no tempo para quando formei meu próprio grupo, e começamos a brincar com esse mercado comercial. Começamos a manipular as condições. Criamos uma parceira comercial boa, uma planta cultivada ao sol, e uma parceira comercial ruim, uma planta cultivada na sombra. E conectamos ambas as plantas a uma rede de fungos. Descobrimos que os fungos eram muito competentes em discriminar entre parceiras comerciais boas e ruins. Eles alocavam mais recursos para a planta hospedeira que lhes desse 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 experimentos recíprocos, em que inoculamos fungos bons e ruins numa planta hospedeira, e elas também conseguiram diferenciar esses parceiros. Portanto temos aí condições perfeitas para o surgimento de um mercado. É um mercado simples, mas é um mercado em que o parceiro comercial melhor é favorecido de forma consistente.
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 é um mercado justo? Aqui precisamos entender que, assim como os seres humanos, as plantas e os fungos são incrivelmente oportunistas. Há evidências de que o fungo, após penetrar na célula vegetal, consegue sequestrar o próprio sistema de captação de nutrientes da planta. Ele faz isso suprimindo a própria capacidade da planta de absorver nutrientes do solo. Isso cria então uma dependência da planta para com fungo. É tipo um falso vício, em que a planta tem de alimentar o fungo simplesmente para ter acesso aos recursos em torno da sua própria raiz. Há também evidências de que os fungos são bons em inflar o preço dos nutrientes. Eles fazem isso extraindo os nutrientes do solo, mas, aí, em vez de negociá-los com a hospedeira, eles os estocam em sua rede, tornando-os indisponíveis para a planta e fungos concorrentes. É princípio básico da economia: à medida que a disponibilidade dos recursos diminui, o 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.
No entanto, nem tudo está a favor do fungo. As plantas também podem ser extremamente astutas. Existem algumas orquídeas - e sempre achei as orquídeas a espécie mais desonesta de plantas no mundo... existem algumas orquídeas que só precisam tocar diretamente na rede para roubar todo o seu carbono. Essas orquídeas, portanto, nem fabricam folhas verdes para a fotossíntese. Elas são simplesmente brancas. Então, em vez de fazer a fotossíntese, ela toca na rede, rouba o carbono e não dá 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.
A propósito, vale lembrar que esse tipo de parasita também floresce em nossos mercados. Por isso, quando começamos a decodificar essas estratégias, aprendemos algumas lições. E a primeira foi que não há altruísmo nesse sistema. Não há troca de favores comerciais. Não vimos evidências fortes de fungos que ajudassem plantas moribundas ou debilitadas, a menos que isso beneficiasse diretamente o próprio fungo.
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 dizendo que isso seja bom ou ruim. Ao contrário dos humanos, um fungo, claro, não pode julgar sua própria moralidade. E, como bióloga, não estou defendendo esse tipo de dinâmica implacável de mercado neoliberal, representado pelos fungos. Mas esse sistema de troca nos fornece uma referência para estudar como funciona uma economia moldada pela seleção natural durante centenas de milhões de anos, na ausência de moralidade, quando as estratégias são baseadas apenas em coleta e processamento de informação, não contaminadas pela cognição: sem ciúme, sem rancor, mas 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.
Pois bem, fizemos progresso na decodificação dos princípios comerciais mais básicos até aquele ponto, mas, como cientistas, sempre queremos dar um passo adiante, e estávamos interessados em dilemas econômicos mais complexos, especialmente 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 sem dúvida se tornou uma característica definidora do cenário econômico atual. Mas os desafios da desigualdade não são exclusivos do mundo humano. Acho que, como seres humanos, tendemos a pensar que tudo é exclusividade nossa, mas organismos na natureza têm de enfrentar variação implacável no acesso a 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 pode um fungo, com metros de comprimento, mudar sua estratégia comercial quando exposto simultaneamente a um ambiente rico e a um ambiente pobre? E, de maneira mais geral, como os organismos na natureza usam a troca a seu favor quando se deparam com a incerteza em termos de acesso a 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.
Aqui, preciso lhes contar um segredo: estudar trocas comerciais no subterrâneo é incrivelmente difícil. Não conseguimos ver onde ou quando acordos comerciais importantes acontecem. Então, nosso grupo ajudou a criar um método, uma tecnologia, pelo qual poderíamos etiquetar nutrientes com nanopartículas, nanopartículas fluorescentes chamadas pontos quânticos. Os pontos quânticos nos permitem iluminar os nutrientes, para que possamos acompanhar visualmente seus movimentos através da rede de fungos e dentro da raiz da hospedeira. Isso finalmente nos permitiu ver o invisível, para estudar como os fungos barganham, na escala micro, com a planta hospedeira. Daí, pra estudar a desigualdade, expusemos uma rede de fungos a diferentes concentrações de fósforo fluorescente, imitando períodos de escassez e abundância numa paisagem artificial. Quantificamos cuidadosamente as trocas feitas pelos fungos. E 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 encorajou o fungo a trocar mais. Eu poderia usar "encorajou", "estimulou" ou "forçou", mas a conclusão foi que, comparada com as condições de controle, a desigualdade foi associada a níveis mais altos de troca. Isso é importante, pois sugere que desenvolver uma parceria comercial na natureza pode ajudar os organismos a lidar com a incerteza do acesso a 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.
Segundo, descobrimos que, exposto à desigualdade, o fungo deslocava recursos da parte rica da rede, e transportava-os ativamente para o lado pobre. Obviamente, só visualizamos isso por causa das diversas cores fluorescentes no ambiente. A princípio, esse resultado foi incrivelmente intrigante. Será que o fungo fazia isso para ajudar o lado pobre da rede? Não, descobrimos que o fungo "lucrou" mais movimentando os recursos para onde a demanda era maior. Com a simples mudança, na rede, do local de negociação, o fungo conseguiu 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 nos estimulou a pesquisar mais fundo como as informações são compartilhadas. Isso sugere um alto nível de sofisticação, ou pelo menos um nível médio de sofisticação, num organismo sem cognição. Como é que um fungo pode sentir as condições de mercado em toda sua rede e depois fazer cálculos de onde e quando negociar? Daí, decidimos pesquisar a informação e como ela é compartilhada nessa rede, como o fungo incorpora indícios.
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 fazer isso, precisamos mergulhar fundo e obter uma resolução mais alta na própria rede. Começamos a estudar fluxos complexos dentro da rede hífica. Portanto, o que estão vendo agora é uma rede de fungos vivos com o conteúdo celular movendo-se através dela. Isso está acontecendo em tempo real, podem checar a hora lá em cima. Está acontecendo agora, e o vídeo não está acelerado. Isto é o que está acontecendo sob nossos pés agora. E quero chamar a atenção para algumas coisas. Ela acelera, diminui, 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?
E atualmente estamos trabalhando com biofísicos para tentar dissecar essa complexidade. Como o fungo usa esses padrões complexos de fluxo para compartilhar e processar informações e tomar essas decisões comerciais? Seriam os fungos melhores do que nós em 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.
Potencialmente poderíamos tomar emprestados modelos da natureza. Estamos cada vez mais dependentes de algoritmos de computador para fechar negócios rentáveis em frações de segundo. Mas algoritmos de computador e fungos, ambos operam de maneiras igualmente não cognitivas. 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 as estratégias de negociação dos dois? Quem ganharia? O capitalistazinho que está na área desde antes e depois da extinção dos dinossauros?
My money is on the fungus.
Minha aposta vai pro fungo.
Thank you.
Obrigada.
(Applause)
(Aplausos)