Quan vaig a festes la gent no triga gaire en descobrir que soc científica i el meu camp d'estudi és el sexe. I aleshores em fan preguntes. I aquestes tenen un format molt particular. Comencen amb la frase "Un amic m'ha dit" i acaben amb la frase "Això és cert?" I la majoria de vegades estic contenta de poder contestar aquestes preguntes, però a vegades he de dir... "Ho sento, però no ho sé perquè no soc aquest tipus de doctora".
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."
No soc metgessa, soc una biòloga que estudia anatomia comparada. I la meva feina consisteix en analitzar centenars d'espècies animals i intentar averiguar com funcionen els seus teixits i òrgans quan estan funcionant bé, més que intentar averiguar la manera d'arreglar les coses quan funcionen malament, com en el cas de molts de vostès. I el que faig és cercar semblances i diferències en les solucions que aquests animals han desenvolupat per resoldre problemes biològics fonamentals.
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.
Avui estic aquí per defensar que aquesta investigació no constitueix de cap manera una feina esotèrica pròpia d'universitats, sinó que és una investigació ampla i extensa a través de diferents tipus de teixits i òrgans en diferents espècies que poden tenir implicacions directes per a la salut humana. I això s'ha demostrat tant en el meu projecte recent sobre les diferències sexuals del cervell, com també en la meva feina més madura sobre l'anatomia i la funció dels penis. Ara ja saben perquè soc la diversió de les festes.
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.
(Rialles)
(Laughter)
Avui us donaré un exemple extret dels meus estudis sobre el penis per ensenyar-vos com el coneixement, fruit de l'estudi d'un òrgan d'un aparell va ajudar a entendre un altre aparell molt diferent. Estic segura de què totes les persones d'aquesta sala saben (jo mateixa ho vaig haver d'explicar la setmana passada al meu fill de 9 anys) que els penis són estructures que transfereixen esperma d'un individu a un altre. I la diapositiva que tinc darrere meu només és una petita mostra de la diversitat que presenten en el món animal. Hi ha una enorme variació anatòmica. Podem trobar trompes musculars, cames modificades... com també aquell cilindre de mamífer, inflable i carnós que ens resulta tan familiar a tots, o al menys a la meitat de vostès.
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.
(Rialles)
(Laughter)
I crec que veim aquesta enorme variació perquè és una solució molt efectiva a un problema biològic molt bàsic, que és alliberar esperma en un lloc per reunir-se amb ous i formar zigots. El penis no és realment necessari per a una fecundació interna, però quan la fecundació interna evoluciona, els penis sovint segueixen el mateix camí.
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.
I la pregunta que em fan quan començo a parlar sobre això sovint és, "Què et fa estar interessada en aquest tema?" I la resposta és esquelets. Vostès no pensarien que els esquelets i els penis tenen molt a veure l'un amb l'altre. I això és perquè nosaltres tenim tendència a pensar en els esquelets com a sistemes de palanca rígida que produeixen velocitat o força. I les meves primeres incursions en la recerca biològica, com a estudiant, sobre la paleontologia dels dinosaures, estaven totalment centrades en aquest àmbit.
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.
Però quan vaig anar a l'escola de postgrau per estudiar biomecànica, el que realment volia era trobar un projecte de tesi que pogués ampliar el coneixement de la funció de l'esquelet. Vaig provar un munt de coses diferents. Moltes d'elles no van anar enlloc. Però un dia vaig començar a pensar sobre els penis dels mamífers. I és realment un tipus estrany d'estructura. Abans que sigui utilitzat per a la fecundació interna, el seu comportament mecànic ha de canviar d'una manera realment dramàtica. La majoria del temps és un òrgan flexible. És fàcil de doblegar. Però abans de què es posi en funcionament durant la còpula s'ha de tornar rígid, ha de ser mal de doblegar. I a més, ha de funcionar. Un sistema reproductor que no funciona bé produeix un individu que no té cap descendència, i aquest individu és expulsat del patrimoni genètic.
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.
I és així que vaig pensar, "Aquí hi ha un problema que necessita d'un sistema esquelètic... no com aquest, sino com aquest... perquè, funcionalment, un esquelet és qualsevol sistema que suporta teixits i transmet forces. I ja sabia que animals com aquest cuc de terra, de fet, la majoria dels animals, no donen suport als seus teixits enganxant-los sobre ossos. En lloc d'això s'assemblen més a globus d'aigua reforçats. Fan servir un esquelet que anomenem un esquelet hidrostàtic. I un esquelet hidrostàtic utilitza dos elements. El suport de l'esquelet prové d'una interacció entre un fluid pressuritzat i la paret del teixit que el recobreix que es troba en tensió i reforçat amb proteïnes fibroses. I la interacció és crucial. Sense els dos elements no hi ha suport. Si tens un fluid sense cap paret que l'envolti i mantingui la pressió, tens una bassa. I si només tens la paret sense cap fluid dins d'ella per posar la paret en tensió, tens un drap una mica humit.
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.
Quan ens fixem en un penis en secció transversal, hi ha un munt de les senyals d'identitat d'un esquelet hidrostàtic. Té un espai central de teixit esponjós erèctil que s'omple amb líquid - sang en aquest cas- envoltat per una paret de teixit ric en proteïnes estructurals rígides anomenades col·lagen.
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.
Però en el moment que vaig començar aquest projecte, la millor explicació que vaig trobar per a l'erecció del penis va ser que la paret envoltava aquests teixits esponjosos i els teixits esponjosos s'omplien de sang i la pressió pujava i voila! Es posava en erecció.
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.
I això m'explicava l'expansió... Té sentit: Amb més fluid, tens teixits que s'expandeixen... però en realitat no explica l'erecció. Perquè no hi ha cap mecanisme en aquesta explicació per convertir aquesta estructura en mala de doblegar. I ningú havia estudiat detingudament el teixit de la paret. Així que vaig pensar que el teixit de la paret és important en els esquelets. Ha de formar part de l'explicació.
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.
I aquest va ser el punt en el qual el meu assessor de postgrau va dir, "Vaja!"! Aferra-t'hi. Envant." Perquè després de sis mesos parlant d'això, crec que finalment es va imaginar que jo realment em prenia seriosament el tema del penis.
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.
(Rialles)
(Laughter)
Així, em va fer seure i em va advertir. Qualque cosa com, "Vés amb compte cap on aniràs. No estic segur a on arribarà aquest projecte". Ell tenia por que jo caminés cap a una trampa. Jo havia triat una qüestió socialment delicada amb una resposta que va trobar que podria no ser particularment interessant. I això era perquè tots els esquelets hidrostàtics que hem trobat a la natura fins ara tenien els mateixos elements bàsics. Tenien el fluid central, la paret circumdant, i les fibres de reforç a la paret alineades en hèlixs encreuades al voltant de l'eix de l'esquelet.
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.
La imatge darrere de mi mostra un tros de teixit en un d'aquests esquelets d'hèlixs encreuades tallat de manera que estau mirant la superfície de la paret. La fletxa mostra l'eix longitudinal. I podeu veure dues capes de fibres, una en blau i una en groc, disposades d'esquerra a dreta i de dreta a esquerra. I si no estiguéssim mirant només una petita secció de fibres, aquestes fibres formarien hèlixs al voltant de l'eix de l'esquelet una cosa així com una trampa de dits xinesa on introdueixes els dits i es queden enganxats.
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.
I aquests esquelets tenen un rang particular de comportaments, que vaig a demostrar en aquest video. És un model d'esquelet que vaig fer amb un tros de tela que vaig embolicar al voltant d'un globus inflat. La tela està tallada en biaix Així que podeu veure que les fibres s'encreuen en hèlixs, i aquestes fibres poden reorientar-se segons els moviments de l'esquelet, el que significa que l'esquelet és flexible. S'allarga, s'escurça i es doblega molt fàcilment en resposta a les forces internes o externes.
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.
Aleshores la pregunta del meu tutor va ser I si la paret del teixit del penis és la mateixa que qualsevol altre esquelet hidrostàtic? Què aportaràs? Quina nova cosa nova has descobert que pugui contribuir als nostres coneixements de Biologia? Aleshores vaig pensar, " Aquesta és una bona pregunta." Així que em vaig passar molt, molt de temps pensant sobre aquella pregunta, i hi havia una cosa que no em podia treure del cap: Quan estan en funcionament, els penis no es remenen. (Rialles) Així que havia d'estar passant quelcom interessant.
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.
Per tant vaig seguir envant, vaig recollir teixit de la paret, el vaig preparar com si estigués en erecció, el vaig tallar i el vaig posar en làmines i després el posava en el microscopi i l'observava, esperant veure algun tipus d' hèlixs encreuades de colagen Però en canvi vaig veure això. Hi ha una capa exterior i una capa interior. La fletxa us mostra l'eix de l'esquelet.
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.
Això em va sorprendre molt. Tothom a qui ho mostrava es va quedar sorprès. Per què tothom estava sorprès per allò? Doncs perquè sabíem que teòricament hi havia una altra manera d'ordenar les fibres en un esquelet hidrostàtic, i era amb les fibres a 0 graus i a 90 graus al llarg de l'eix de l'estructura. El cas és que ningú mai ho havia vist abans en la naturalesa. I ara ho estàvem observant.
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.
Aquelles fibres en aquella orientació particular donen a l'esquelet un comportament molt, molt diferent. Vaig a mostrar-vos un model fet exactament amb els mateixos materials. Així, estarà fet de la mateixa tela de cotó, el mateix globus i la mateixa pressió interna. Però la única diferència és que les fibres estan disposades de manera diferent. I veureu que, a diferència del model helicoïdal creuat, aquest model resisteix l'extensió i la contracció i resisteix la flexió.
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.
El que ens diu això és que els teixits de paret estan fent molt més que només cobrir els teixits vasculars. Són una part integral de l'esquelet penià. Si la paret al voltant del teixit erèctil no hi fos, Si no estigués reforçat d'aquesta manera, la forma podria canviar, però el penis inflat no es resistiria a la flexió, i l'erecció simplement no funcionaria.
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.
És una observació amb evidents aplicacions mèdiques en els éssers humans, però crec que també és rellevant en un sentit ample, per al disseny de pròtesis, de robots suaus, Bàsicament qualsevol cosa on els canvis de forma i rigidesa són importants.
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.
Així que, en resum: Fa vint anys, Vaig tenir un tutor que em va dir, quan vaig anar a la Universitat i li vaig dir, "Jo estic molt interessada en anatomia" em va contestar "L'anatomia és una ciència morta." No podia estar més equivocat. Realment crec que encara tenim molt a aprendre sobre l' estructura i funció normal dels nostres cossos. No només sobre la seva genètica i biologia molecular, sino aquí dalt, al final de l'escala. Tenim límits en el nostre temps. Sovint ens centrem en una malaltia, un model, un problema, però la meva experiència suggereix que hem de dedicar el temps a aplicar les idees àmpliament entre diferents sistemes i veure on ens porta això. Després de tot, si les idees sobre els esquelets dels invertebrats ens poden donar idees sobre els aparells reproductors dels mamífers, podria haver-hi un munt d'altres connexions inexplorades i productives a l'aguait, esperant ser trobades.
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.
Gràcies.
Thank you.
(Aplaudiments)
(Applause)