Когато отивам на празненства, обикновено не отнема много дълго време на останалите да разберат, че съм учен и че изучавам секс. След това те ми задават въпроси. Обикновено въпросите са много специфични. Те започват с фразата, "Един приятел ми каза" и след това те завършват с фразата, "Вярно ли е това?" Радвам се, че мога да кажа, че през по-голямата част от времето мога да отговоря, но понякога трябва да кажа, "Наистина съжалявам, но не знам защото не съм този вид лекар."
When I go to parties, it doesn't usually take very long for people to find out that I'm a scientist and I study sex. And then I get asked questions. And the questions usually have a very particular format. They start with the phrase, "A friend told me," and then they end with the phrase, "Is this true?" And most of the time I'm glad to say that I can answer them, but sometimes I have to say, "I'm really sorry, but I don't know because I'm not that kind of a doctor."
Значи, аз не съм лекар, Сравнителен биолог съм, който изучава анатомия. Задачата ми е да разгледам много различни видове животни и да се опитам да разбера как работят тъканите и органите им когато всичко върви добре, вместо да се опитвам да разбера как да оправя нещата, когато те се объркат, подобно на толкова много от вас. Това, което правя, е да търся приликите и разликите в решенията, които вече са се развили за основни биологични проблеми.
That is, I'm not a clinician, I'm a comparative biologist who studies anatomy. And my job is to look at lots of different species of animals and try to figure out how their tissues and organs work when everything's going right, rather than trying to figure out how to fix things when they go wrong, like so many of you. And what I do is I look for similarities and differences in the solutions that they've evolved for fundamental biological problems.
Днес аз съм тук за да твърдя, че това изобщо не е езотерична изолирана дейност, която ще намерите в нашите университети, но това общо изследване през видовете, тъканни типове и системи от органи, може да произведе прозрения, които имат преки последствия за човешкото здраве. Това е вярно за двата ми последни проекта на половите различия в мозъка, и по-напредналата ми работа по анатомия и функция на пенисите. Сега знаете защо съм забавна по партита.
So today I'm here to argue that this is not at all an esoteric Ivory Tower activity that we find at our universities, but that broad study across species, tissue types and organ systems can produce insights that have direct implications for human health. And this is true both of my recent project on sex differences in the brain, and my more mature work on the anatomy and function of penises. And now you know why I'm fun at parties.
(Смях)
(Laughter)
Днес ще ви дам един пример от проучването ми на пенисите, за да ви покажа как знания от изследвания на една органова система предлагат прозрения за друга много различна система. Сигурна съм, че всеки от публиката вече знае-- трябваше да го обясня миналата седмица на моето девет-годишно дете пенисите са структури, които прехвърлят сперма от един индивид на друг. Слайда зад мен едва докосва повърхността на това колко разпространени са те при животните. Има огромно количество на анатомични изменения. Можете да намерите мускулни тръби, модифицирани крака, модифицирани перки, както и месест, надуваем цилиндър при бозайниците с който всички сме запознати -- или най-малко половината от вас.
So today I'm going to give you an example drawn from my penis study to show you how knowledge drawn from studies of one organ system provided insights into a very different one. Now I'm sure as everyone in the audience already knows -- I did have to explain it to my nine-year-old late last week -- penises are structures that transfer sperm from one individual to another. And the slide behind me barely scratches the surface of how widespread they are in animals. There's an enormous amount of anatomical variation. You find muscular tubes, modified legs, modified fins, as well as the mammalian fleshy, inflatable cylinder that we're all familiar with -- or at least half of you are.
(Смях)
(Laughter)
Мисля, че виждаме тази огромна вариация, тъй като това е наистина ефективно решение на много основен биологичен проблем и това поставя спермата в позиция да се срещне с яйцата и да формира зиготи. Сега пенисът не е задължителен за вътрешно оплождане, но когато вътрешното оплождане еволюира, пенисите често следват.
And I think we see this tremendous variation because it's a really effective solution to a very basic biological problem, and that is getting sperm in a position to meet up with eggs and form zygotes. Now the penis isn't actually required for internal fertiliztion, but when internal fertilization evolves, penises often follow.
Въпросът, който ми се задава най често е, "Какво те заинтересува в тази тема?" Отговорът е скелети. Не бихте си помислили, че скелетите и пенисите имат много общо помежду тях. Това е защото сме склонни да мислим за скелетите като твърди лостови системи, които произвеждат скорост или мощност. Моят първи опит в биологичните изследвания, занимавайки се с палеонтология на динозаврите като студентка, беше насочен в тази сфера.
And the question I get when I start talking about this most often is, "What made you interested in this subject?" And the answer is skeletons. You wouldn't think that skeletons and penises have very much to do with one another. And that's because we tend to think of skeletons as stiff lever systems that produce speed or power. And my first forays into biological research, doing dinosaur paleontology as an undergraduate, were really squarely in that realm.
Но когато продължих да следвам биомеханика, наистина исках да намеря дисертационен проект, който да разшири знанията ни по скелетна функция. Опитах няколко различни неща. Много от тях не станаха. Но един ден започнах да си мисля за пениса на бозайниците. Той наистина е странно нещо като структура. Преди да може да се използва за вътрешно оплождане, неговото механично поведение трябва да се промени пo наистина драматичен начин. През по-голямата част от времето той е гъвкав орган. Лесно е да се огъне. Но преди да се сложи в употреба, по време на копулацията, той трябва да се втвърди, трябва да бъде труден за огъване. И освен това, той трябва да работи. Полова система, която не работи създава индивид, който няма потомство и това лице след това бива изгонено от генофонда.
But when I went to graduate school to study biomechanics, I really wanted to find a dissertation project that would expand our knowledge of skeletal function. I tried a bunch of different stuff. A lot of it didn't pan out. But then one day I started thinking about the mammalian penis. And it's really an odd sort of structure. Before it can be used for internal fertilization, its mechanical behavior has to change in a really dramatic fashion. Most of the time it's a flexible organ. It's easy to bend. But before it's brought into use during copulation it has to become rigid, it has to become difficult to bend. And moreover, it has to work. A reproductive system that fails to function produces an individual that has no offspring, and that individual is then kicked out of the gene pool.
Помислих си: "Ето проблем който просто плаче за скелетна система - не като тази, а по-скоро като тази-- защото, функционално, всяка система е скелет, кйто поддържа тъкан и предава сили. Вече знаех, че животни като този червей, в действителност повечето животни, не поддържат тъканите си като ги покриват над костите. Вместо това те са като подсилени балони пълни с вода. Използват скелет, който наричаме хидростатичен скелет. Хидростатичният скелет използва два елемента. Поддръжката на скелета идва от взаимодействието между течност под налягане и околната стена на тъкан, която е под напрежение и е подсилена с влакнести белтъци. Взаимодействието е от решаващо значение. Без двета елемента нямате поддръжка. Ако имате течност, без стена около нея, коята да поддържа налягането, имате локва. Ако имате само стена, без течност в нея, която да държи стената под напрежение, имате малък влажен парцал.
And so I thought, "Here's a problem that just cries out for a skeletal system -- not one like this one, but one like this one -- because, functionally, a skeleton is any system that supports tissue and transmits forces. And I already knew that animals like this earthworm, indeed most animals, don't support their tissues by draping them over bones. Instead they're more like reinforced water balloons. They use a skeleton that we call a hydrostatic skeleton. And a hydrostatic skeleton uses two elements. The skeletal support comes from an interaction between a pressurized fluid and a surrounding wall of tissue that's held in tension and reinforced with fibrous proteins. And the interaction is crucial. Without both elements you have no support. If you have fluid with no wall to surround it and keep pressure up, you have a puddle. And if you have just the wall with no fluid inside of it to put the wall in tension, you've got a little wet rag.
Когато разглеждате пенис в напречно сечение, той има много от белезите на хидростатичен скелет. Има централно пространство от пореста еректална тъкан която се запълва с течност -- в този случай кръв-- заобиколена със стена от тъкан, която е богата на твърди структурни протеини, наречени колаген.
When you look at a penis in cross section, it has a lot of the hallmarks of a hydrostatic skeleton. It has a central space of spongy erectile tissue that fills with fluid -- in this case blood -- surrounded by a wall of tissue that's rich in a stiff structural protein called collagen.
Но по времето, когато започнах този проект, най-доброто обяснение, което можех да намеря за пенисната ерекция бе, че стената заобиколяща тези порести тъкани, и порестите тъкани, напълнени с кръв и налягането нараства и ето ви! Става изправен.
But at the time when I started this project, the best explanation I could find for penal erection was that the wall surrounded these spongy tissues, and the spongy tissues filled with blood and pressure rose and voila! it became erect.
Това ми обясни експанзията-- има смисъл: повече течности, получавате тъкани, които се разширяват, но то всъщност не обяснява ерекцията. Тъй като нямаше никакъв механизъм в това обяснение за превръщане на тази структура в трудна за огъване. Никой не е разглеждал систематично стенната тъкан. Така че си помислих, стенната тъкан е важна при скелетите. Тя трябва да бъде част от обяснението.
And that explained to me expansion -- made sense: more fluid, you get tissues that expand -- but it didn't actually explain erection. Because there was no mechanism in this explanation for making this structure hard to bend. And no one had systematically looked at the wall tissue. So I thought, wall tissue's important in skeletons. It has to be part of the explanation.
Това бе момента, в който студентския ми съветник каза: "Уао! Задръж. Забави." Тъй като след около шест месеца говорейки за това, мисля, че той най-накрая разбра че аз бях наистина сериозна относно пениса.
And this was the point at which my graduate adviser said, "Whoa! Hold on. Slow down." Because after about six months of me talking about this, I think he finally figured out that I was really serious about the penis thing.
(Смях)
(Laughter)
Той ме предупреди. Каза: "Бъди внимателна по този път. Не съм сигурен, че този проект ще стане." Защото той се страхуваше, че ще вляза в капан. Снабдих социално неудобен въпрос с отговор, който той смята, че може да не е особено интересен. Това е защото всеки хидростатичен скелет, който сме срещнали в природата до този момент, има същите основни елементи. Имаше централната течност, имаше околната стена, и подсилващите влакна в стената бяха подредени в кръстосани спирали около надлъжната ос на скелета.
So he sat me down, and he warned me. He was like, "Be careful going down this path. I'm not sure this project's going to pan out." Because he was afraid I was walking into a trap. I was taking on a socially embarrassing question with an answer that he thought might not be particularly interesting. And that was because every hydrostatic skeleton that we had found in nature up to that point had the same basic elements. It had the central fluid, it had the surrounding wall, and the reinforcing fibers in the wall were arranged in crossed helices around the long axis of the skeleton.
Изображението зад мен показва парче тъкан в един от тези кръстосани спираловидни скелети които са изрязани, така че да видите повърхността на стената. Стрелката показва дългата ос. Можете да видите два слоя от влакна, един в синьо и един в жълто, подредени под леви и десни ъгли. Ако разгледате малка секция на влакна, ще видите, че тези влакна се движат в спирали около надлъжната ос на скелета-- нещо като китайски капан за пръсти, където можете да си вкарате пръстите и те да се заклещят.
So the image behind me shows a piece of tissue in one of these cross helical skeletons cut so that you're looking at the surface of the wall. The arrow shows you the long axis. And you can see two layers of fibers, one in blue and one in yellow, arranged in left-handed and right-handed angles. And if you weren't just looking at a little section of the fibers, those fibers would be going in helices around the long axis of the skeleton -- something like a Chinese finger trap, where you stick your fingers in and they get stuck.
Тези скелети имат конкретен набор от поведения, които ще ви демонстрирам във филм. Това е модел скелет, който направих от парче плат, което обвих около надут балон. Кърпата е изрязана по ръба. Можете да видите, че влакната се обвиват в спирали, и тези влакна могат да се преориентират, когато скелета се движи, което означава, че скелетът е гъвкав. То се удължава, скъсява и се огъва наистина лесно поради вътрешни или външни сили.
And these skeletons have a particular set of behaviors, which I'm going to demonstrate in a film. It's a model skeleton that I made out of a piece of cloth that I wrapped around an inflated balloon. The cloth's cut on the bias. So you can see that the fibers wrap in helices, and those fibers can reorient as the skeleton moves, which means the skeleton's flexible. It lengthens, shortens and bends really easily in response to internal or external forces.
Сега загрижеността на съветника ми бе какво ще стане, ако пенисната стенна тъкан е точно такава като на друг хидростатичен скелет. Какво ще допринесете? Какво ново ще допринесете към познанията ни по биология? помислих си: "Да, той наистина зададе добър въпрос." Прекарах дълго, дълго време мислейки за това. Едно нещо ме притесняваше, и това е, че когато те функционират, пенисите не се клатят. (Смях) Нещо интересно би трябвало да се случва.
Now my adviser's concern was what if the penile wall tissue is just the same as any other hydrostatic skeleton. What are you going to contribute? What new thing are you contributing to our knowledge of biology? And I thought, "Yeah, he does have a really good point here." So I spent a long, long time thinking about it. And one thing kept bothering me, and that's, when they're functioning, penises don't wiggle. (Laughter) So something interesting had to be going on.
Продължих, събрах стенна тъкан, приготвих я, така че да е еректирала, разрязах я, поставих я на слайдове и след това я пъхнах под микроскоп за да погледна, напълно очаквайки да видя скръстени спирали на колаген от някакъв вид. Но вместо това видях това. Има външен слой и вътрешен слой. Стрелката показва дългата ос на скелета.
So I went ahead, collected wall tissue, prepared it so it was erect, sectioned it, put it on slides and then stuck it under the microscope to have a look, fully expecting to see crossed helices of collagen of some variety. But instead I saw this. There's an outer layer and an inner layer. The arrow shows you the long axis of the skeleton.
Бях наистина изненадана от това. На всеки на който го показах, беше наистина изненадан от това. Защо беше всеки изненадан от това? Това е защото знаехме теоретично, че имаше друг начин на подреждане на влакна в хидростатичен скелет и това беше с нишки на нула градуса и 90 градуса спрямо надлъжната ос на конструкцията. Обаче, никой не бе го виждал в природата. Сега аз го гледах пред мен.
I was really surprised at this. Everyone I showed it was really surprised at this. Why was everyone surprised at this? That's because we knew theoretically that there was another way of arranging fibers in a hydrostatic skeleton, and that was with fibers at zero degrees and 90 degrees to the long axis of the structure. The thing is, no one had ever seen it before in nature. And now I was looking at one.
Тези влакна в тази конкретна ориентация придават на скелета много, много различно поведение. Ще ви покажа модел направен от същите материали. Ще бъде направен от същото памучно парче, същия балон, същото вътрешно налягане. Но единствената разлика е, че влакната са подредени по различен начин. Ще видите, че за разлика от кръстосано спиралния модел, този модел се съпротивлява на разширяване и свиване и се съпротивлява на огъване.
Those fibers in that particular orientation give the skeleton a very, very different behavior. I'm going to show a model made out of exactly the same materials. So it'll be made of the same cotton cloth, same balloon, same internal pressure. But the only difference is that the fibers are arranged differently. And you'll see that, unlike the cross helical model, this model resists extension and contraction and resists bending.
Това, което ни позказва този модел е, че стенните тъкани правят толкова повече от само обхващане на васкуларните тъкани. Те са неразделна част от пенисния скелет. Ако стената около еректалната тъкан, не бе там, ако тя не бе подсилена по този начин, формата щеше да се промени но надутия пенис не би се съпротивлявал на огъване, и ерекцията просто няма как да работи.
Now what that tells us is that wall tissues are doing so much more than just covering the vascular tissues. They're an integral part of the penile skeleton. If the wall around the erectile tissue wasn't there, if it wasn't reinforced in this way, the shape would change, but the inflated penis would not resist bending, and erection simply wouldn't work.
Това е наблюдение с явни медицински приложения при хората също, но то е също така приложимо в широк смисъл, според мен, за дизайна на протези, меки роботи, по принцип всичко където промените на формата и твърдостта са важни.
It's an observation with obvious medical applications in humans as well, but it's also relevant in a broad sense, I think, to the design of prosthetics, soft robots, basically anything where changes of shape and stiffness are important.
Да резюмираме: Преди двадесет години колежанският ми съветник ми каза, когато отидох в колежа и казах: "Ами интересувам се от анатомия" те казаха: "Анатомията е умряла наука". Той не можеше да е по-далеч от истината. Наистина вярвам, че ние все още имаме много да научим за нормалната структурата и функция на нашите тела. Не само за тяхната генетика и молекулярна биология, но тук в края на скалата. Имаме ограничения във времето си. Често се фокусираме върху една болест, един модел, един проблем, но опита ми подсказва, че трябва да отделим време, за да приложим идеи по принцип на системи и просто да видим къде ще ни отведат. В крайна сметка, ако идеи за безгръбначни скелети могат да ни дадат прозрения за репродуктивните системи на бозайниците, може да има много други диви и продуктивни връзки които се спотайват, чакайки само да бъдат открити.
So to sum up: Twenty years ago, I had a college adviser tell me, when I went to the college and said, "I'm kind of interested in anatomy," they said, "Anatomy's a dead science." He couldn't have been more wrong. I really believe that we still have a lot to learn about the normal structure and function of our bodies. Not just about its genetics and molecular biology, but up here in the meat end of the scale. We've got limits on our time. We often focus on one disease, one model, one problem, but my experience suggests that we should take the time to apply ideas broadly between systems and just see where it takes us. After all, if ideas about invertebrate skeletons can give us insights about mammalian reproductive systems, there could be lots of other wild and productive connections lurking out there just waiting to be found.
Благодаря ви.
Thank you.
(Аплодисменти)
(Applause)