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.
Önünüzde bir evrimsel biyolog, evrimsel biyoloji profesörü olarak duruyorum. Kulağa süslü bir unvan gibi geliyor. Normalde birlikte konuşulmayan iki konudan bahsedeceğim. Piyasa ekonomisi ve mantarlar. Mantar kelimesi tüm dünyada farklı telaffuz ediliyor, bu kelimenin nasıl söyleneceği hakkında henüz bir uzlaşma yok.
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.
Şimdi sizden bir piyasa ekonomisi hayal etmenizi istiyorum. Bu öyle bir piyasa ki 400 milyon yaşında, o kadar yaygın ki dünyadaki her ekosistemi yöneten, milyonlarca tüccarı eş zamanlı olarak birbirine bağlayacak kadar büyük ve o kadar ısrarcı ki kitlesel yok oluşlarda hayatta kalmış. Hayal ettiğiniz o ekonomi burada, şu an burnumuzun dibinde, sadece siz göremiyorsunuz. Bilişselliğe ve karar vermeye dayanan insan ekonomilerinden farklı olarak bu piyasadaki tüccarlar düşünmeden dileniyor, ödünç alıyor, çalıyor ve hile yapıyorlar.
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.
Bitki kökleri, arbusküler kökmantarlar tarafından gizlice kolonileştiriliyor. Şimdi ise bu mantarlar, pamuk ipliğinden bile daha ince filamentlerin yer altındaki karmaşık ağlarını oluşturuyor. Bu mantarlardan birini takip ettiğimizde birden fazla bitkiye aynı anda bağlandığını görüyoruz. Bu mantarı her bir kökü bir durak olan, vasıtaları dolan ve boşalan ve çok yoğun bir metro ağı gibi düşünebilirsiniz. Kabaca, tek bir toz içinde metrelerce hatta kilometrelerce uzunluktalar. Bir avuç toprakta 10 futbol sahası genişliğinde ve her yerde bulunabiliyor. Eğer bir ağacın, bir çalının, bir asmanın hatta küçücük otun yanından bile geçseniz bir kökmantar ağından geçmiş oluyorsunuz. Yaklaşık tüm bitki türlerinin yüzde 80'i bu kökmantarlarıyla ilişkili.
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.
Peki mantarlarla kaplı bir kök küresel ekonomimizi nasıl etkileyebilir? Peki neden evrimsel biyolog olarak hayatımın son 10 yılını ekonomi terimlerini öğrenmeye adadım? İlk olarak anlamamız gerekiyor ki bitki ve mantar ortaklarının yaptıkları ticaret anlaşmaları bizim yaptıklarımıza şaşırtıcı derecede benziyorlar. Hatta belki daha da stratejikler. Bitki ve mantar ortaklığında hisse senetleri ve tahviller alınıp satılmaz. Temel kaynaklar değiş tokuş edilir. Mantarlar için bu şeker ve yağdır. İhtiyaç duyduğu tüm karbonu ise direkt olarak bitki ortağından alır. Bir sürü karbon, hatta her yıl yaklaşık 5 milyar ton karbon bitkilerden bu metro ağına aktarılır. Kökler ise azota ve fosfora ihtiyaç duyar. Karbonlarını vererek ihtiyaç duydukları tüm besin maddelerini bu ağdan alırlar. Yani ticaret yapmak için mantarlar ana bitkinin kök hücresine nüfuz eder ve ''arbüskül'' adında ufacık bir yapı oluşturur. Arbüskül, Latincede ''küçük ağaç'' demek. Şimdi bunu ticaret piyasasının fiziksel borsası olarak düşünebilirsiniz.
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.
Şu ana kadar gayet uyumlu gözüküyor, değil mi? birbirlerinin arkalarını kolluyorlar ve her iki taraf da ihtiyacı olanı alıyor. Fakat işte burada durup evrimin ve doğal seçilimin gücünü anlamamız gerekiyor. Görüyorsunuz ki bu piyasada amatörlere yer yok. Doğru ticari stratejiyi geliştirmek kimin yaşayacağını ve kimin öleceğini belirliyor.
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.
Ben strateji kelimesini kullanıyorum ama tabii ki de bitki ve mantarların beyinleri yok. Onlar bu alışverişi yaparken bizim düşünce olarak adlandırabileceğimiz hiçbir şey kullanmıyorlar. Fakat bilim insanı olarak aslında organizma DNA'sına işlenen davranışları, bazı koşulları, eylemleri ve tutumları tanımlamak için stratejimiz davranış terimlerini kullanmak.
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.
Bu ticaret stratejilerini, 19 yaşında Panama'da, tropik yağmur ormanlarında yaşarken çalışmaya başladım. O zamanlarda herkes yeryüzündeki muazzam çeşitlilikle ilgileniyordu. Bu muazzam çeşitlilik tropikal yağmur ormanlarıydı. Ama ben yer altındaki karmaşıklıkla ilgilendim. Ağların mevcut olduğunu ve önemli olduğunu biliyorduk. Tekrar ediyorum, önemli derken gerçekten önemli olduğunu kastediyorum. Çünkü yeryüzünde gördüğünüz her çeşit bitki beslenmesinin temeli burası. Fakat diğer yandan bu ağların nasıl çalıştığını bilmiyorduk. İşlevselliklerini bilmiyorduk. Neden sadece belirli bitkiler belirli mantarlarla etkileşime giriyordu? Ne zaman ki kendi grubumu kurdum işte o zaman bu ticari piyasayla gerçekten oynamaya başlamıştık. Görüyorsunuz ki bu koşulları değiştirecektik. Güneşte bitki yetiştirerek iyi bir ticari ortaklık ya da gölgede bitki yetiştirerek kötü bir ticari ortaklık kurabilecektik. Daha sonra bunları mantar ağıyla birleştirecektik. Ama mantarların iyi ve kötü ortakları ayırt etmedeki istikrarı ile karşılaştık. Ana bitkiye daha fazla karbon verebilmek için daha fazla karbon ayıracaklardı.
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.
Sonra ana bitkiye iyi ve kötü mantar aşıladığımız karşılıklı deneylere başladık. Fakat bu iki ortağı ayırmada da çok iyilerdi. Elinizdeki şeyler yeni bir piyasa kurmak için mükemmel koşullar. Basit bir piyasa. Basit ama her zaman daha iyi bir partnerin tercih edildiği bir piyasa.
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.
Fakat adil bir piyasa mı? Şunu anlamaya hazır olun: bitki ve mantarlarda tıpkı insanlar gibi son derece fırsatçılar. Mantarın bitki hücresine nüfuz ettiği zaman aslında bitkinin kendi beslenme sistemine saldırdığına dair kanıtlarımız var. Bu saldırıyı bitkinin topraktan besin toplama yeteneğini bastırarak yapıyor. Bu da bitkiyi mantara bağımlı hale getiriyor. Bu, bitkinin kendi kökünden beslenmek için mantarı beslemek zorunda olduğu bir çeşit zehirli bağımlılık. Ayrıca mantarların besin fiyatlarını şişirmekte iyi olduğu da biliniyor. Bunu topraktan besin çıkartarak yapıyorlar fakat sonrasında bunu ana bitkiyle paylaşmak yerine kendi ağlarında istifliyorlar. Böylece bitkiler ve rakip mantarlar için kullanılamaz hale getirmiş oluyorlar. Yani temel ekonomi şu ki kaynak kullanılabilirliği azaldığında değer artıyor. Bitkiler aynı miktarda kaynağa erişebilmek için daha fazla ödemek zorunda kalıyor.
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.
Fakat bunların hepsi mantarların lehine değil. Bitkiler de son derece kurnaz olabiliyorlar. Orkidelerin her zaman dünyadaki en sinsi tür olduğunu düşünmüşümdür. Bazı orkideler var ki bu ağ sistemine aniden dalıyor ve tüm karbonu çalıyor. Bu orkideler fotosentez yapmak için yeşil yaprak bile üretmiyorlar. Bembeyazlar. Fotosentez yapmaktansa bu ağ sistemine dalıp karbonu çalıyorlar ve karşılığında bir şey vermiyorlar.
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.
Bu tip parazitlerin insan ekonomisinde de geliştiğini söyleyebiliriz. Bu stratejileri çözmeye başladığımızda yeni şeyler öğrendik. İlk olarak bu sistemde fedakarlığa yer yok. Nazik bir ticari ortam yok. Mantarların direkt olarak kendileri yararlanmadıkları takdirde çürüyen bitkilere yardımcı olmadıklarını görüyoruz.
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.
Bunun iyi veya kötü olduğunu söylemiyorum. İnsanların aksine mantarlar kendi etiklerini sorgulamıyorlar. Bir biyolog olarak mantarların planladığı bu acımasız neoliberal piyasa dinamiklerinin savunuculuğunu yapmıyorum. Fakat bu ticari sistem, trajedilerin doğal seçilimle şekillendiği, etikten yoksun milyarlarca yıl boyunca biliş tarafından kirletilmemiş, sadece toplama ve çıkarma işlemine dayandırılan ekonominin neye benzediğine dair bize bir ölçüt sunuyor. Kıskançlık yok, kin yok. Fakat umut ve neşe de yok.
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.
İşte tam burada en temel ticaret ilkelerinin şifresini çözmede bir yol kat ettik. Fakat biz bilim insanları her zaman daha ileri gitmek isteriz. Daha karmaşık ekonomik ikilemlerle ilgileniriz. Özellikle eşitsizliğin etkileriyle.
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.
Eşitsizlik bugünün ekonomisinde belirleyici bir faktör. Fakat eşitsizliğin getirdiği zorluklar sadece insanlara özgü değil. İnsanlar olarak her şeyin sadece bize özgü olduğunu düşünme eğilimindeyiz. Fakat doğadaki tüm organizmalar kaynağa erişmekte sınırsız acımasızlıkla karşılaşıyorlar.
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?
Metrelerce uzunluktaki mantar nasıl olur da aynı anda hem zengin hem zayıf kanala maruz kaldığında ticari stratejisini değiştirir? Daha genel anlamda doğadaki organizmalar, kaynak ulaşımında bir belirsizlikle karşılaştıklarında ticareti avantaj olarak nasıl kullanabiliyorlar?
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.
Size bir sır vereyim. Yeraltı ticaretini çalışmak son derece zor. Nerede ve ne zaman önemli ticaret anlaşmaları gerçekleştiğini göremezsiniz. Bu yüzden kuantum noktaları denen floresan nanopartikülleriyle besinleri etiketleyebileceğimiz teknolojik bir yöntem bulunmasına öncülük ettik. Kuantum noktaları sayesinde besinleri aydınlatabiliyorduk. Bu sayede besinlerin mantar ağı ve ana bitki içindeki hareketlerini görsel olarak takip edebiliyoruz. Bu, görünmeyeni görebilmemizi sağladı. Mantarların ana bitkilerle küçük ölçekte nasıl pazarlık yaptıklarını araştırdık. Eşitsizlik üzerine çalışabilmek için bu yapay manzara karşısında bolluk ve kıtlık yollarını taklit eden floresan fosforun değişen konsantrasyonları için mantar ağına maruz kaldık. Sonrasında mantar ticaretini dikkatlice ölçtük. İki şey keşfettik.
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.
Bulduğumuz ilk şey eşitsizliğin mantarları daha fazla ticaret yapmak için teşvik etmesiydi. ''Teşvik etmek'', ''dürtmek'' ya da ''zorlamak'' diyebilirim. Fakat asıl önemli olan, kontrol koşullarıyla karşılaştırıldığında eşitsizlik daha yüksek ticaret seviyeleri ile ilişkilendiriliyordu. Bu önemliydi çünkü doğada ticaret ortaklığı kurmanın kaynaklara erişim belirsizliğinde organizmalara yardımcı olabileceğini ileri sürüyordu.
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.
İkinci olarak fark ettik ki mantarlar, eşitsizliğe maruz kaldığında kaynaklarını ağın zengin kanallarından alıp etkin bir şekilde zayıf kanallara taşıyorlardı. Kanallar farklı renklerle aydınlatıldığı için bunu görebiliyorduk. İlk başta bu sonuç inanılmaz derecede şaşırtıcıydı. Zayıf halkaya ''yardım etmek'' için mi böyle yapıyorlardı? Hayır, mantarların kaynakları önce talebin fazla olduğu kanala taşıyarak daha fazla kazandıklarını öğrendik. Basit bir şekilde ağ içindeki yerleşmeleri değiştirerek ticaret yapıyorlardı. Bu kaynakların değerini manipüle edebiliyordu.
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.
Bu bizi bilginin nasıl paylaşıldığını daha derin incelemeye yönlendirmişti. Bu, bilinçten yoksun bir organizmanın üstün ya da en azından orta seviye bilgeliğini ileri sürmüştü. Bir mantar nasıl olur da ağındaki piyasa koşullarını hissedip sonrasında nerede ve ne zaman ticaret yapacağını hesaplayabilir? Bu yüzden bilgiye, ağ boyunca nasıl paylaşıldığına ve mantarların ipuçlarını nasıl birleştirdiğine bakmak istedik.
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.
Bunu yapabilmek için daha derine dalmalı ve ağdan daha yüksek çözünürlük elde etmelisiniz. Mantar ipliklerinin içindeki karmaşık akışları incelemeye başladık. O an gördüğümüz şey, üzerinde hücresel içeriklerin hareket ettiği canlı bir mantar ağıydı. Bu akış gerçek zamanlı gerçekleşiyor bu yüzden sol üst köşede zaman göstergesini görebilirsiniz. Şu anda gerçekleşiyor yani hızlandırılmış bir video değil. Tam da şu an burnumuzun dibinde gerçekleşiyor. Dikkatinizi çekmek istediğim bir iki şey var. Bu akış hızlanıyor, yavaşlıyor ve yön değiştiriyor.
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?
Bu yüzden bu sıralar biyofizikçiler ile birlikte gördüğünüz karmaşık sistemi parçalara ayırıp incelemeye çalışıyoruz. Bilgiyi paylaşıp işlemek ve ticari kararlar almak için mantarlar bu karmaşık akış modellerini nasıl kullanıyorlar? Mantarlar ticari hesaplamalarda bizden daha mı iyiler?
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.
Tam da bu noktada olanaklarımız dahilinde doğadan modeller ödünç almalıyız. Saniyelik zaman diliminde kârlı bir ticaret yapabilmemiz için bilgisayar algoritmalarına giderek daha fazla güveniyoruz. Fakat bilgisayar algoritmaları ve mantarların her ikisi de benzer şekilde bilişsel olmayan yollarla çalışırlar. Mantarlar yaşayan birer makina.
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?
Bu iki ticari stratejiyi karşılaştırır ve rekabet ettirirsek ne olur? Kim kazanır? Dinozorlar öncesinden beri yeryüzünde olan bu ufacık kapitalistler mi kazanır?
My money is on the fungus.
Ben paramı mantarlara yatırıyorum.
Thank you.
Teşekkür ederim.
(Applause)
(Alkış)