Tulonjako ja kasvava eriarvoisuus ovat yhteiskunnallisen keskustelun keskeisiä teemoja. Vähemmälle on jäänyt kysymys siitä, miten resurssit jakautuvat ekologisissa yhteisöissä niin sanotussa luonnontilassa vailla mitään yhteiskuntasopimusta.
Lajien runsausjakaumia on tutkittu ekologiassa paljon, kuvailevasti. Ne noudattavat pitkälti samanlaista jakaumaa kuin ihmisten varallisuus. Mutta jakautumisen reiluutta ei olla juurikaan tarkasteltu.
Helsingin yliopiston tietojenkäsittelytieteen ja organismi- ja evoluutiobiologian tutkija Teemu Kuosmanen on selvittänyt kysymystä mikrobeilla osana Suomen Akatemian
– Taloustieteessä yleisesti ajatellaan, että vapaa kilpailu, jota luonnonvalinta ilmentää, johtaa tehokkaaseen ja meritokraattiseen lopputulokseen. Mutta meillä ei ole oikeastaan käsitystä siitä, onko luonnontila reilu ja meritokraattinen paikka, Kuosmanen sanoo.
Ympäristö vaikutti mikrobien kasvun reiluuteen
Tutkimukseen koottiin 14 mikrobiyhteisöä, joista jokaisessa oli neljä bakteerilajia. Yhteisöjä kasvatettiin neljässä eri ympäristössä: hyvissä vertailuoloissa sekä haasteellisemmissa kasvuympäristöissä kolmen eri antibiootin alaisuudessa. Tutkimuksessa mikrobien annettiin kasvaa, kunnes yhteisö saavutti tasapainon, minkä jälkeen mitattiin, kuinka suuren osuuden biomassasta kukin laji sai.
Lajin panosta ei lasketa yksin, vaan suhteessa siihen, miten koko yhteisö kasvaa. Näin myös lajien väliset synergiaedut tulevat huomioiduiksi. Osa lajeista voi esimerkiksi tuottaa julkishyödykkeitä, jotka esimerkiksi hajottavat antibiootteja, ja siten mahdollistavat muidenkin lajien kasvun. Jotkin lajit voivat puolestaan suoraan haitata muiden kasvua ja siten laskea yhteisön kokonaistuotosta.
Osa yhteisöistä jakoi kasvunsa hyvin meritokraattisesti, toisaalta osa yhteisöistä oli systemaattisesti epäreiluja. Jotkin yhteisöt olivat reiluja vain tietyissä ympäristöissä.
Voimakkaimmassa antibioottiympäristössä biomassa kasautui lähes kokonaan yhdelle avainlajille. Jaon reiluutta ei kuitenkaan voi suoraan päätellä tarkastelemalla toteutunutta jakoa: niin tasaisesti kuin hyvin epätasaisesti jakautuneet yhteisöt saattoivat olla reiluja.
– Yleisesti kuitenkin havaitsimme, että toteutunut ekologinen jako oli epätasaisempi kuin vastaava, täysin meritokraattinen jako.
Miten reiluutta lasketaan?
Reiluuden mittariksi valittiin peliteoriasta tuttu Shapley-arvo. Shapley-arvo on kehitetty taloustieteessä yleisesti hyväksytyksi ratkaisuksi siitä, miten yhteinen tuotto tai kustannukset tulisi jakaa reilusti osapuolten kesken. Shapley-arvon mukaisen jaon voidaan näyttää olevan ainut mahdollinen, joka täyttää tietyt reiluuden matemaattiset aksioomat.
Shapley-arvon laskeminen on kuitenkin usein käytännössä hankalaa, sillä saman jäsenen panos voi nimittäin olla yhteisöstä ja ympäristöstä riippuen erilainen. Arvo riippuu siitä kontekstista, jossa sitä mitataan. Aivan kuten ihminen voi antaa suuren panoksen yhdessä yhteisössä ja vähäisen toisessa.
Siksi reilun jaon selvittämiseksi yhteisön kasvua on mitattava kaikissa aliyhteisöissä, kuten tässä kokeessa tehtiin.
Epäreiluus voi selittyä historiariippuvuuksilla
Yhteisön aiemmat vaiheet ja erot lähtötilanteessa voivat myös vaikuttaa lopputulokseen. Tiedetään esimerkiksi, että eri mikrobilajit tarvitsevat hieman eri sopeutumisajan ennen kuin pystyvät kasvamaan uudessa ympäristössä. Tätä kutsutaan lag-vaiheeksi.
– Huomasimme, että ne lajit, joilla oli lyhyt lag-vaihe, saivat yleensä oman panoksensa mukaisen reilun osuuden. Pidemmän lag-vaiheen lajit puolestaan joko kärsivät tai hyötyivät siitä, että jotkin muut lajit pystyivät kasvamaan ennen niitä. Näin erilaiset historiariippuvuudet voivat olla ylläpitää epäreiluutta, vaikka itse jakomekanismi olisikin reilu.
Voidaanko tutkimuksesta vetää johtopäätöksiä siitä, onko luonnontila reilu?
– Tulosta voi pitää uutena avauksena, joka tehtiin satunnaisesti kootuilla yhteisöillä. Shapley-arvo auttaa tarkastelemaan reiluutta täsmällisesti, koska se antaa jokaiselle lajille yhden objektiivisen osuuden sen mukaan, paljonko laji todella tuo yhteisön kasvuun. On mahdollista, että luonnon omat yhteisöt ovat vieläkin reilumpia kuin tämä koe antaa ymmärtää.