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."
وقتی به مهمانی میروم، معمولا خیلی طول نمیکشد که مردم متوجه شوند که من یک دانشمند هستم و درباره سکس مطالعه میکنم. و بعد سوالهایی از من میپرسند. و سوالها معمولا شکل خیلی بخصوصی دارند. با این عبارت شروع میشوند، «دوستی به من گفت،» و با این عبارت تمام میشوند، «درسته؟» و بیشتر اوقات خوشحالم که بگویم میتوانم به آنها جواب بدهم، اما گاهی اوقات ناچارم بگویم، «واقعاً متاسفم، ولی نمیدونم چون من از اون جور دکترها نیستم.»
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.
من یک درمانگر نیستم، من یک زیستشناس تطبیقی هستم که در مورد کالبدشناسی مطالعه میکند. و شغل من نگاه کردن به گونههای زیاد و متفاوت حیوانات است و تلاش برای فهمیدن نحوه عملکرد بافتها و اندامهای آنها است وقتی همه چیز درست کار میکند، نه اینکه تلاش کنم بفهمم چطور وقتی مشکلی پیش میآید آن را برطرف کنم، مثل خیلی از شما. و کاری که من میکنم جستجوی شباهتها و تفاوتها در راهحلهایی است که برای حل مشکلات اساسی زیستی تکامل یافتهاند.
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.
پس امروز اینجا هستم تا بحث کنم که فقط فعالیتهای انجمنهای برج عاجی نیستند که در دانشگاههای ما یافت میشود، بلکه آن مطالعه گسترده در میان گونهها، انواع بافتها و سیستمهای اندامهاست که بینشی میآفریند که پیامدهای مستقیمی بر سلامت انسان دارد. و این درباره هر دو پروژه اخیر من صادق است. درباره تفاوتهای سکس در مغز، و کار بزرگسالانهترم در زمینه کالبدشناسی و عملکرد کیرها. و حالا میدانید چرا من در مهمانیها سرگرم کننده هستم.
(Laughter)
(خنده)
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.
خوب امروز میخواهم برای شما مثالی بزنم که از تحقیق درباره کیر به دست آمده تا نشانتان دهم چطور دانش حاصل از تحقیقات من درباره سیستم یک اندام فراستی درباره اندامی دیگر فرآهم کرد. حالا مطمئن هستم که تمام حاضران میدانند -- البته آخر هفته پیش باید برای کودک نه سالهام توضیح میدادم -- کیر ساختاری است که اسپرم را از یک نفر به دیگری منتقل میکند. و این تصویر پشت سر من به سختی کمی از گستردگی آن در میان حیوانات را نشان میدهد. میزان بسیار زیادی اختلاف کالبدشناختی وجود دارد. مجراهای ماهیچهای، پاهای تغییر یافته، و پرههای تغییر یافته را میبینید، و همچنین استوانه گوشتی و قابل باد شدن پستانداران را هم میبینید که همه ما با آن آشنایی داریم -- یا حداقل نیمی از شما.
(Laughter)
(خنده)
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.
و من فکر میکنم این اختلاف فاحش را میبینیم چون راهحلی بسیار موثر برای یک پرسش بسیار اساسی زیستی است، و آن رساندن اسپرم به موقعیتی است که به تخمک برسد و نطفه را به وجود بیاورد. خوب البته کیر در واقع برای لقاح داخلی لازم نیست، اما وقتی لقاح داخلی تکامل مییابد، کیر هم معمولاً دنبالش میآید.
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.
و سوالی که معمولا وقتی در این باره صحبت میکنم میگیرم این است که، «چه چیزی تو را به این موضوع علاقهمند کرد؟» و پاسخ اسکلت است. فکر نخواهید کرد که اسکلت و کیر چقدر به هم مربوط هستند. و این به این دلیل است که ما به اسکلت به عنوان سیستم اهرمهایی سخت نگاه میکنیم که سرعت یا قدرت را میسازند. و اولین یورش من به تحقیقات زیستشناسی در دیرینشناسی دایناسورها در دوران کارشناسی، مستقیماً به همین حوزه بود.
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.
اما وقتی برای خواندن بیومکانیک وارد کارشناسیارشد شدم، واقعا میخواستم پروژهای برای پایاننامه پیدا کنم که دانش ما از عملکرد اسکلت را گستردهتر کند. چیزهای مختلفی امتحان کردم. خیلی از آنها به موفقیت نرسیدند. اما بعد یک روز شروع کردم به فکر کردن درباره کیر پستانداران. و این واقعا ساختاری عجیب است. پیش از آنکه بتواند برای باروری داخلی استفاده شود، رفتار مکانیکی آن باید تغییر کند آن هم به میزانی بسیار چشمگیر. بیشتر اوقات اندامی انعطافپذیر است. راحت خم میشود. اما پیش از آنکه مورد استفاده قرار بگیرد در هنگام نزدیکی باید سفت شود، نباید راحت خم شود. و علاوه بر آن، باید کار کند. یک دستگاه تناسلی که کار نمیکند فردی را میسازد که هیچ فرزندی ندارد، و آن موقع ژنهای آن فرد از گردونه ژنها خارج میشوند.
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.
و من فکر کردم، «اینجا مشکلی هست که نیاز شدیدی به یک دستگاه اسکلتی دارد -- نه یکی شبیه این، اما یکی شبیه این -- زیرا، از نظر عملکرد، یک اسکلت هر سیستمی است که از بافت پشتیبانی کند و نیرو را انتقال دهد. و من از پیش میدانستم که حیواناتی مثل این کرم خاکی، البته بیشتر حیوانات، از بافتهایشان با کشیدن آنها روی استخوان حمایت نمیکنند. در عوض آنها بیشتر شبیه حبابهای آب تقویتشده هستند. آنها از اسکلتی استفاده میکنند که ما به آن میگوییم اسکلت هیدرواستاتیک. و یک اسکلت هیدرواستاتیک از دو عنصر استفاده میکند. پشتیبانی اسکلت نتیجه تعامل میان یک سیال تحت فشار و دیواره اطراف بافت است که کشش را در خود نگاه داشته و با پروتئین فیبری تقویت شده است. و این تعامل حیاتی است. بدون هر یک از عنصرها حمایتی در کار نیست. اگر سیال داشته باشید بدون دیوارهای که آن را احاطه کند فشار را هم که بالا نگه دارید، یک گودال خواهید داشت. و اگر فقط دیواری داشته باشید بدون سیالی که درون آن باشد و کشش را ایجاد کند، یک کهنه کوچک خیس خواهید داشت.
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.
وقتی به سطح مقطع یک کیر نگاه میکنید، بسیاری از ویژگیهای بخصوص یک اسکلت هیدرواستاتیک را دارد. یک فضای مرکزی دارد از بافت اسفنجی قابل باد شدن که با سیال پر میشود -- در اینجا خون -- و بوسیله دیوارهای از بافت احاطه شده که دارای مقدار زیادی پروتئین دارای ساختار محکم به نام کولاژن است.
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.
اما وقتی که این پروژه را شروع کردم، بهترین توضیحی که توانستم برای شق کردن پیدا کنم دیواره احاطه کننده این بافتهای اسفنجی بود، و با پر شدن بافتهای اسفنجی از خون فشار بالا میرود و بفرما! شق میشود.
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.
اینها انبساط را برای من توضیح میداد -- جور در میآید: سیال بیشتر، بافتی خواهید داشت که منبسط میشود -- اما واقعا شق کردن را توضیح نمیداد. چون هیچ سازوکاری در این توضیح نبود که دشواری خم شدن ساختار را توضیح دهد. و هیچ کس به صورت روشمند به دیواره بافت نگاه نکرده بود. پس من فکر کردم، دیواره بافت در اسکلت مهم است. باید حتما بخشی از توضیح باشد.
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.
و در همین جا بود که استاد راهنمایم گفت، «واو! صبر کن. یواشتر.» چون بعد از حدود شش ماه حرف زدن من درباره این، به نظرم عاقبت فهمید که من واقعا درباره این قضیه کیر خیلی جدی هستم.
(Laughter)
(خنده)
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.
پس من را نشاند، و به من هشدار داد. این طور بود، «مواظب باش پا توی چه راهی میگذاری. من مطمئن نیستم این پروژه به نتیجه برسد.» چون او میترسید که من در دام بیفتم. من داشتم درباره سوالی حرف میزدم که از نظر اجتماعی شرمآور بود با جوابی که او فکر میکرد ممکن است خیلی جالب نباشد. و آن به این خاطر بود که هر اسکلت هیدرواستاتیکی که تا آن زمان در طبیعت پیدا کرده بودیم عنصرهای اساسی یکسانی داشت. سیال مرکزی را داشت، دیواره احاطه کننده را داشت، و فیبرهای تقویتکننده در دیواره در حلقههایی متقاطع اطراف محور طولی اسکلت چیده میشدند.
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.
پس تصویر پشت سر من تکهای از بافت را نشان میدهد در یکی از این اسکلتهای حلقوی که طوری برش خورده که شما دارید به سطح دیواره نگاه میکنید. پیکان محور طولی را نشان میدهد. و میتوانید دو لایه فیبر را ببینید، یکی آبی و دیگری زرد، که در زاویههای چپ-دست و راست-دست چیده شدهاند. و اگر فقط به مقطع کوچکی از فیبرها نگاه نمیکردید، میدیدید که آن فیبرها در حلقههایی دور محور طولی اسکلت قرار دارند -- چیزی شبیه یک تله انگشتی چینی، که انگشتتان را در آنها میکنید و گیر میکند.
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.
و این اسکلتها مجموعه خاصی از رفتارها دارند، که در یک فیلم نشان خواهم داد. این یک نمونه اسکلت است که از یک تکه پارچه ساختم که دور یک بادکنک باد شده پیچیده شده است. پارچه به صورت مورب برش خورده است. پس میتوانید ببینید که فیبرها در حلقههایی پیچیدهاند، و آن فیبرها با حرکت اسکلت میتوانند جهت خود را عوض کنند، که یعنی اسکلت انعطافپذیر است. میتواند در واکنش به نیروهای داخلی یا خارجی دراز و کوتاه شود و خیلی راحت خم میشود.
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.
حالا نگرانی استاد راهنمای من این بود که بافت دیواره کیر هم درست مانند هر اسکلت هیدرواستاتیک دیگری باشد. چه چیزی میخواهی ارائه بدهی؟ چه چیزهای جدیدی به دانش ما از زیستشناسی اضافه خواهی کرد؟ و من فکر کردم، «آره، واقعا به نکته خوبی اشاره میکنه.» پس من مدت خیلی، خیلی درازی به این فکر کردم. و یک چیز همینطور آزارم میداد، و آن این بود که وقتی دارد کار میکند، کیر وول نمیخورد. (خنده) پس اتفاق جالبی باید در حال رخ دادن باشد.
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.
پس پیش رفتم، بافت دیواره جمعآوری کردم، آن را آماده کردم تا شق شود، سطح مقطع آن را بریدم، روی اسلاید گذاشتم، و بعد زیر میکروسکوپ گذاشتم تا نگاهی بکنم، و کاملا منتظر دیدن حلقههای متقاطع از نوعی کولاژن بودم. اما در عوض این را دیدم. لایهای خارجی وجود دارد و لایهای داخلی. پیکان محور طولی اسکلت را نشان میدهد.
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.
غافلگیر شده بودم. به هر که هم که نشان میدادم غافلگیر میشد. چرا همه از دیدن این غافلگیر میشدند؟ چون میدانستیم که به طور نظری روشی دیگر برای چیدمان فیبرها در یک اسکلت هیدرواستاتیک وجود داشت، و آن قرار گرفتن فیبرها با زاویه صفر و ۹۰ درجه با محور طولی ساختار بود. نکته اینجاست، هیچکس تا آن زمان چنین چیزی در طبیعت ندیده بود. و حالا من داشتم به یکی نگاه میکردم.
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.
آن فیبرها در آن جهتگیری به خصوص به اسکلت رفتاری بسیار، بسیار متفاوت میدهند. نمونهای نشان خواهم داد که دقیقا از همان مواد ساخته شده است. پس جنس پارچه، بادکنک و فشار داخلی مثل قبل خواهد بود. اما تنها تفاوت این است که فیبرها متفاوت چیده شدهاند. و خواهید دید، که برخلاف نمونه حلقههای متقاطع، این نمونه در برابر کشش و فشار و خم شدن مقاومت میکند.
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.
حالا چیزی که این به میگوید این است که بافتهای دیواره کاری بیش از فقط پوشاندن بافتهای آوندی انجام میدهند. آنها بخشی جدایی ناپذیر از اسکلت کیر هستند. اگر دیواره اطراف بافت شق شونده وجود نداشت، اگر به این صورت تقویت نشده بود، شکل تغییر نمیکرد، اما کیر راست شده در برابر خم شدن مقاوتی نداشت، و شق شدن نمیتوانست صورت بپذیرد.
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.
این مشاهدهای با کاربردهای پزشکی بدیهی در انسانها هم هست، اما من فکر میکنم که به مفهومی گستردهتر هم مربوط باشد، در طراحی اندامهای مصنوعی، روباتهای نرم، اساساً همه چیز که در آن تغییرات شکل و سختی اهمیت دارند.
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.
پس برای جمع بندی: بیست سال پیش، من استاد راهنمایی داشتم که گفت، وقتی به دانشگاه رفتم و گفتم، «من به کالبدشناسی علاقه دارم،» گفتند، «کالبدشناسی یک علم مرده است.» او نمیتوانست از این بیشتر در اشتباه باشد. من واقعا بر این باورم که هنوز چیزهای زیادی برای آموختن درباره ساختارهای معمولی و عملکرد بدنهای ما باقی است. نه تنها درباره ژنتیک و زیستشناسی مولکولی آن، بلکه این بالا در انتهای گوشتی مقیاس. محدودیتهای زمانی داریم. معمولا روی یک بیماری تمرکز میکنیم، یک نمونه، یک مسأله، اما تجربه من نشان داد که باید وقت بگذاریم تا ایدهها را به طور گسترده در میان دستگاهها پیاده کنیم و فقط ببینیم ما را به کجا میبرد. بالاخره، اگر ایدههایی درباره اسکلت نرمتنان میتواند به ما بینشی درباره دستگاه تناسلی پستانداران بدهد، ممکن است ارتباطهای رام نشده و مولد زیاد دیگری آن بیرون در انتظار کشف شدن باشند.
Thank you.
متشکرم.
(Applause)
(تشویق)