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."
Amikor bulikon veszek részt, a jelenlévők igen hamar rájönnek, hogy kutató vagyok, és a szexet tanulmányozom. Záporoznak rám a kérdések. A kérdéseik megfogalmazása általában nagyon egyedi. Többnyire így kezdik: "Egyik barátom azt mondta...", és így fejezik be: "Ez igaz?" Többnyire örömmel mondhatom, hogy tudok rájuk válaszolni, de néha azt kell mondanom: "Ne haragudjon, de nem tudom, mert én nem olyan orvos vagyok."
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.
Nem kórházi orvos vagyok, hanem összehasonlító biológus, aki az anatómiát kutatja. Nem az a munkám, mint önök közül sokaknak, hogy rájöjjek: baj esetén hogyan kezeljük a különböző állatfajokat, hanem tanulmányozom őket, és próbálom megfejteni a szövetek és szervek működésének titkát, ha rendben funkcionálnak. Keresem az alapvető biológiai problémák megoldására kialakult hasonlóságokat és eltéréseket.
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.
Ma azért vagyok itt, hogy meggyőzzem önöket, nem élünk elefántcsonttoronyban az egyetemeken. Ellenkezőleg, az állatfajok, a szövetfajták és szervrendszerek alapos tanulmányozása olyan tudást adhat, amely a humán egészségügyre is közvetlen hatást gyakorolhat. Ez igaz mind a legutóbbi projektemre, amely a férfi és női agyműködés eltérésére vonatkozik, mind a pénisz anatómiájával és működésével kapcsolatos előrehaladottabb kutatásomra. Most már tudják, miért vagyok akkora partiarc.
(Laughter)
(Nevetés)
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.
A pénisz kutatásának példáján fogom bemutatni, hogy egy szerv tanulmányozásából szerzett tudás hogyan ad ötleteket egészen más fölfedezésekhez. Biztos vagyok benne, hogy a teremben ülők mind tudják, de ezt azért nemrég el kellett magyaráznom kilencéves csemetémnek: a pénisz olyan szerkezet, amely az ondót továbbítja egyik egyedtől a másikig. A dia csak részben tükrözi, milyen változatos módon valósul ez meg az állatoknál. Rengeteg anatómiai változata van. Találhatunk köztük izomcsövet, módosult lábat, módosult uszonyt, s emlősök húsos, tágulékony hengerét, amit mindannyian ismerünk – vagy legalább a hallgatóság fele biztosan.
(Laughter)
(Nevetés)
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.
Szerintem e sokféle változat annak köszönhető, hogy ez nagyon hatékony megoldás egy alapvető biológiai problémára: az ondósejteknek a petesejthez juttatására és a zigóták létrehozására. Belső megtermékenyítés pénisz nélkül is megtörténhet, de mikor az evolúcióban a belső megtermékenyítés megjelenik, gyakran a pénisz is megjelenik.
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.
Gyakran nekem szegezik a kérdést, ha ezekről kezdek beszélni: "Mi váltotta ki e tárgy iránti érdeklődését?" A válaszom erre: a vázszerkezetek. Nem hinnék, hogy a vázaknak és a pénisznek sok köze lenne egymáshoz. Ez azért van, mert hajlamosak vagyunk a vázrendszerre merev tartószerkezetként gondolni, mely sebességet vagy erőt fejt ki. A legelső biológiai kutatásom még egyetemistaként a dinoszauruszok paleontológiájának tanulmányozásakor e területre vitt.
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.
Amikor biomechanikából mentem mesterképzésre, olyan disszertációtémát akartam, amely a vázrendszer szerepével kapcsolatos tudásunkat bővítené. Számtalan dologgal próbálkoztam. Egy csomó közülük nem jött össze. Aztán egy nap eszembe jutott az emlősök pénisze. Ez aztán igazán fura szerkezet! Mielőtt belső megtermékenyítésre alkalmassá válna, mechanikai viselkedésének igazán lényegesen meg kell változnia. Többnyire rugalmas szerv. Könnyen hajlik. De a cél érdekében a közösülés előtt meg kell merevednie, nem szabad hajlania. Sőt, működnie is kell. A működésképtelen nemzőszerv nem képes utódot létrehozni, s az egyed kihullik a génállományból.
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.
Azt gondoltam: na, végre egy probléma, amely vázrendszert igényel, nem olyat, mint ez, hanem olyat, mint emez, hiszen funkcionálisan bármely rendszer vázszerkezet, amely tartja a szövetet, és erőt visz át. Már tudtam: a földigilisztához hasonló állatok – valójában majdnem mind - szöveteiket nem csontokra építve stabilizálják, inkább megerősített, vízzel töltött tömlőkkel. Ezek vázát hidrosztatikus váznak hívjuk. A hidrosztatikus váz két elemből áll. A váz tartását a nyomás alatt lévő folyadék s a körötte lévő szövetfal kölcsönhatása adja, a szövetfal tónusos állapotban van, és fehérjerostok erősítik. A kölcsönhatás nélkülözhetetlen. A két tényező nélkül nincs tartásunk. Ha nincs fal, ami körülvenné a folyadékot, és tartaná a folyadék nyomását, tócsa keletkezne. Ha csak fal lenne, a falat feszítő belső folyadék nélkül, csak egy nedves rongyot kapnánk.
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.
A pénisz keresztmetszeti képén a hidrosztatikus váz sok jellemzője megtalálható. Középső része a barlangos testek szivacsos szövete, amely folyadékkal – esetünkben vérrel – telik meg, és feszes, tömött szerkezeti fehérjében, úgynevezett kollagénben gazdag szövetfal veszi körül.
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.
Munkám kezdetekor a pénisz erekciójára a legjobb magyarázat az volt, hogy a fallal körülvett barlangos testek megtelnek vérrel, a nyomás nő, és hipp-hopp!, mereven föláll.
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.
Ez megmagyarázta, miért nő meg. Logikus: a több folyadéktól a szövetek megduzzadnak. De ez nem adott magyarázatot az erekcióra, mert hiányzott belőle az a mechanizmus, amitől e szerv hajlíthatatlan lesz. Senki sem foglalkozott még módszeresen a falszövettel. Úgy véltem, a vázszerkezetben fontos a falszövet; és a magyarázat része kell, hogy legyen.
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.
Ekkor azt mondta a konzulensem: "Ácsi! Lassan a testtel!" Mert hat hónapra rá, hogy ezt szóba hoztam, a konzulensem rájött, hogy tényleg komolyan veszem a péniszeket.
(Laughter)
(Nevetés)
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.
Leültetett, és figyelmeztetett, valahogy így: "Csak óvatosan ezzel. Nem biztos, hogy a téma sikert arat." Attól tartott, csapdába esem, mert társadalmilag kényes témát választok, és a megoldás – úgy hitte – lehet, hogy nem lesz különösebben érdekes. Azért vélte így, mert a természetben addig ismert minden hidrosztatikus váznak ugyanazok voltak az alapelemei. Fallal körülvett folyadék középen, és a falban lévő erősítő rostok egymást keresztező csavarvonalban rendeződnek a váz hossztengelye körül.
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.
A dián egy szövetminta látható, rajta egy ilyen típusú váz metszete, amin a fal felszínét látjuk. A nyíl a hossztengelyt mutatja. Látható a jobbra és balra ferdén elhelyezkedő, kékkel, illetve sárgával jelölt két rostréteg. Ha nem csak a rostok kis metszetét figyeljük, látjuk, hogy e rostok csavarvonalban tekerednek a váz hossztengelye mentén, mint a kínai ujjcsapda esetén, amit az ujjunkra húzunk, és rászorul.
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.
E vázak sajátossságait egy filmen fogom bemutatni. Ez egy váz modellje, amelyet egy felfújt tömlő köré tekert szövetből készítettem. A szövet ferdén van szabva. Láthatják, hogy a szálak dugóhúzószerűen csavarodnak, és a váz mozgásával együtt újra tudnak rendeződni. A váz tehát rugalmas. Belső vagy külső erők hatására elég könnyen nyúlik, rövidül és hajlik.
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.
Konzulensemnek azért fájt a feje, hogy mi van, ha a pénisz falának szövete azonos más hidrosztatikus vázakéval? Mi lesz akkor munkámban az újdonság? Milyen új tudással gazdagítom a biológiát? Azt mondtam magamnak: "Hát, fején találta a szöget." Igen sokáig törtem rajta a fejem. Egy dolog nem hagyott békén, mégpedig az, hogy működés közben a péniszek nem tekergőznek ide-oda. (Nevetés) Valami érdekesnek kellett ott történnie.
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.
Folytattam a munkát, gyűjtögettem a szerv falszöveteit, preparáltam, hogy mereven álljon, metszetet készítettem, tárgylemezre tettem, aztán mikroszkóp alatt vizsgáltam őket, s különféle kollagénrostokból álló, összefonódó csavarvonalakra számítottam. Ehelyett azonban ezt láttam. Ez a külső és a belső réteg. A nyíl a váz hossztengelyét mutatja.
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.
Igazán meghökkentem. Mindenkit meglepett, akinek csak mutattam. Miért lepődtünk meg? Mert elméletileg tudtuk, hogy a hidrosztatikus vázban másként is elhelyezkedhetnek a rostok, mégpedig a szerv hossztengelyéhez képest nulla és 90°-os szög között. De az a bökkenő, hogy a természetben addig senki sem figyelt meg ilyet. Én voltam a legelső.
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.
A rostok ilyen egyedi elhelyezkedésétől a váz igen-igen eltérő tulajdonságú lesz. Megmutatom egy modellen, amely nagyon hasonlít az előzőhöz. Ugyanolyan pamutszövetből és tömlőből készült, ugyanakkora a belső nyomása. Csak annyi a különbség, hogy a rostok másként helyezkednek el. Látni fogják, hogy a kettős csavar-modellel ellentétben e modell ellenáll a nyújtásnak és a rövidülésnek s a hajlításnak is.
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.
Ez arról tanúskodik, hogy a falszövetek szerepe nem merül ki az érszövetek befedésében. Ezek a pénisz vázának lényeges részei. Ha a merevedésre képes szövetet nem övezné fal, ha nem lenne ilyen módon megerősítve, az alakja megváltozna, de a felduzzadt pénisz nem állna ellen a hajlításnak, és nem keletkezne erekció.
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.
E megfigyelés egyértelműen hasznosítható humán gyógyászati alkalmazásokban, de szélesebb értelemben is: protézisek, puha robotok tervezésében, alapvetően bárhol, ahol az alakváltozás és a merevség fontos.
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.
Összegezve. Húsz éve, amikor így jelentkeztem az egyetemre: "Kicsit érdekel az anatómia," egy egyetemi tanácsadó azt mondta: "Az anatómia holt tudomány." Nagyobbat nem is tévedhetett volna. Meggyőződésem, hogy még sok tanulnivalónk van testünk szerkezetéről és funkciójáról. Nemcsak testünk genetikai és molekuláris biológiájáról, hanem szöveteinkről is. Időnk korlátozott. Gyakran egyetlen betegségre, egy modellre, problémára koncentrálunk, de tapasztalatom arra int, hogy megéri időt szánni rá, hogy ötleteinket széles körben, máshol is alkalmazzuk, és megfigyeljük, mire megyünk velük. Végtére is, hogyha a gerinctelenek vázával kapcsolatos ötletekkel bepillanthatunk az emlősök szaporítószerveibe, akkor ott sok más, még ismeretlen, hasznos kapcsolat is lehet, mely előttünk még rejtőzve a fölfedezésünkre vár.
Thank you.
Köszönöm.
(Applause)
(Taps)