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."
Jika saya pergi ke pesta, biasanya tidak perlu waktu lama bagi orang-orang untuk mengetahui bahwa saya adalah ilmuwan yang mempelajari seks. Lalu saya ditanyai. Dan biasanya pertanyaan itu memiliki pola yang sangat khusus. Mereka mulai dengan kata, "Teman saya mengatakan," lalu diakhiri dengan kata, "Apa itu benar?" Dan saya senang mengatakan bahwa kebanyakan saya dapat menjawabnya, namun terkadang saya harus mengatakan, "Maaf, saya tidak tahu karena saya bukan "doktor" semacam itu."
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.
Saya bukanlah seorang "dokter," saya seorang "doktor" biologi yang mempelajari anatomi. Pekerjaan saya adalah melihat berbagai spesies binatang yang berbeda dan mencoba menemukan cara kerja jaringan dan organ yang bekerja dengan baik, bukannya mencoba menemukan cara memperbaiki jaringan dan organ yang rusak, seperti yang banyak dari Anda lakukan. Yang saya kerjakan adalah mencari persamaan dan perbedaan untuk mencari jawaban dari masalah biologi dasar di mana binatang itu berkembang.
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.
Jadi kini saya ingin mengatakan bahwa ini sama sekali bukan kegiatan Menara Gading batiniah yang kita temukan di universitas kita, namun bahwa kajian yang luas pada berbagai spesies, jenis jaringan, dan sistem organ dapat menghasilkan pemahaman yang memiliki dampak langsung pada kesehatan manusia. Dan benar bahwa kedua proyek terakhir saya tentang perbedaan seks pada otak, dan pekerjaan saya yang lebih matang tentang anatomi dan fungsi dari penis. Kini Anda tahu mengapa saya menjadi menyenangkan di pesta.
(Laughter)
(Tawa)
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.
Sekarang saya akan memberikan contoh yang diambil dari kajian tentang penis untuk menunjukkan bagaimana pengetahuan yang diambil dari kajian akan satu organ tubuh memberikan pemahaman yang sangat berbeda. Kini saya yakin seperti yang sudah diketahui oleh banyak di antara penonton -- saya harus menjelaskannya untuk anak saya yang berusia 9 tahun minggu lalu -- penis adalah struktur yang menyalurkan sperma dari satu orang ke orang lain. Dan slide di belakang saya ini sedikit menggambarkan di permukaan tentang bagaimana keragamannya pada binatang. Ada keragaman anatomi yang sangat besar. Ada otot berbentuk tabung, kaki atau sirip yang berubah dan juga tabung berdaging yang dapat membesar pada binatang menyusui yang lazim bagi kita semua -- setidaknya setengah dari Anda memilikinya.
(Laughter)
(Tawa)
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.
Dan saya rasa kita melihat begitu banyak keragaman karena ini benar-benar merupakan jawaban efektif bagi masalah biologi yang sangat mendasar, yaitu menempatkan sperma di tempat yang sesuai untuk bertemu dengan sel telur dan membentuk zigot. Lalu penis sebenarnya tidak dibutuhkan untuk pembuahan dalam, namun saat pembuahan dalam berkembang, penis sering mengikutinya.
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.
Dan pertanyaan yang paling sering muncul saat saya mulai membicarakan hal ini adalah, "Apa yang membuat anda tertarik pada subjek ini?" Dan jawabannya adalah rangka. Anda tidak akan menyangka bahwa rangka dan penis sangat berhubungan satu sama lain. Dan itu karena kita cenderung berpikir bahwa rangka adalah sistem tuas kaku yang menghasilkan kecepatan atau kekuatan. Penelitian biologi pertama yang saya ambil dalam mempelajari paleontologi dinosaurus dalam program sarjana benar-benar tepat.
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.
Namun saat saya masuk ke program pascasarjana untuk mempelajari biomekanika, saya benar-benar ingin mencari proyek disertasi yang memperluas pengetahuan kita akan fungsi rangka tubuh. Saya mencoba berbagai hal. Banyak di antaranya tidak berhasil. Namun suatu hari saya mulai berpikir tentang penis binatang menyusui. Struktur ini benar-benar aneh. Sebelum dapat digunakan untuk pembuahan internal, perilaku mekanisnya harus berubah secara drastis. Seringkali organ ini sangat lentur. Sangat mudah dibengkokkan. Namun sebelum dapat digunakan selama berhubungan intim, penis harus menjadi kaku, harus menjadi sulit dibengkokkan. Terlebih lagi, penis harus bekerja. Sistem perkembangbiakan yang tidak dapat berfungsi menghasilkan individu tanpa keturunan dan individu itu terlempar dari papan permainan.
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.
Jadi saya berpikir, "Inilah masalah yang baru diserukan untuk sistem rangka -- bukan seperti ini, namun seperti ini -- karena, menurut fungsinya rangka adalah sistem apapun yang menyokong jaringan dan menyalurkan tenaga. Dan saya sudah tahu bahwa binatang seperti cacing tanah ini, dan kebanyakan binatang tidak menyokong jaringannya dengan menempelkannya pada tulang. Namun struktur itu seperti balon air bertulang.. Binatang itu menggunakan rangka yang kita sebut rangka hidrostatik. Dan rangka hidrostatik menggunakan dua elemen. Penyokong rangka dari hubungan antara cairan bertekanan dan dinding jaringan yang mengelilinginya yang menahan tegangan dan diperkuat dengan serat protein. Dan hubungan ini sangat penting. Tanpa kedua elemen ini, tidak ada penyokong. Jika ada cairan namun tidak ada dinding yang mengelilinginya cairan itu tetap tertekan dan menjadi genangan. Jika hanya ada dinding saja tanpa cairan di dalam untuk menekan dinding itu, itu hanya seperti lap basah kecil.
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.
Jika Anda melihat penampang lintang penis penis memiliki banyak tanda dari rangka hidrostatis. Penis memiliki ruangan tengah yang berisi jaringan ereksi berbusa yang dipenuhi cairan -- dalam hal ini darah -- yang dikelilingi dinding jaringan yang kaya akan protein struktural kaku bernama kolagen.
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.
Namun saat saya mulai mengerjakan proyek ini, penjelasan terbaik yang dapat saya temukan tentang ereksi penis adalah dinding yang mengelilingi jaringan busa dan jaringan busa ini terisi darah sehingga tekanannya naik dan iya! terjadilah ereksi.
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.
Hal itu menjelaskan pembengkakannya -- masuk akal: lebih banyak cairan, jaringan akan membengkak -- namun itu tidak benar-benar menjelaskan ereksi. Karena tidak ada mekanisme apapun dalam penjelasan ini yang dapat membuat struktur ini sulit dibengkokkan. Dan tidak ada orang yang telah melihat jaringan dinding ini. Jadi saya pikir, jaringan dinding ini penting di dalam rangka. Jaringan ini haruslah bagian dari penjelasan itu.
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.
Dan saat inilah pembimbing saya mengatakan, "Wah! Tunggu. Sabar." Karena setelah saya membicarakan hal ini selama enam bulan, saya rasa dia akhirnya menyadari bahwa saya benar-benar serius akan masalah penis ini.
(Laughter)
(Tawa)
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.
Jadi dia duduk dan memperingatkan saya. Dia seperti, "Hati-hatilah jika mengambil masalah ini. Saya tidak yakin proyek ini akan berhasil." Karena dia khawatir saya berjalan ke arah jebakan. Saya berbicara tentang pertanyaan yang memalukan dengan jawaban yang menurutnya tidak terlalu menarik. Dan hal itu karena setiap rangka hidrostatis yang telah kita temukan di alam hingga saat itu memiliki elemen dasar yang sama. Ada cairan di tengahnya, ada dinding yang mengelilinginya, dan serat penguat pada dinding yang tersusun secara heliks menyilang di sepanjang sumbu rangka yang panjang.
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.
Jadi di belakang saya ada gambaran tentang sepotong jaringan di salah satu rangka heliks bersilangan ini yang dipotong hingga Anda dapat melihat permukaan dinding. Panah ini menunjukkan sumbu yang panjang. Dan Anda dapat melihat dua lapisan serat, satu berwarna biru dan yang lain berwarna kuning, yang tersusun pada sudut kiri dan kanan. Dan jika Anda tidak hanya melihat pada sebagian kecil dari serat itu, serat itu akan membentuk heliks di sepanjang sumbu dari rangka -- terkadang seperti permainan "Chinese finger" di mana anda memasukkan jari Anda dan terjebak.
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.
Rangka ini memiliki serangkaian perilaku, yang akan saya tunjukkan dalam film. Ini adalah model rangka yang saya buat dari sehelai pakaian yang saya bungkus dengan balon yang dapat digembungkan. Ada potongan miring di pakaian ini. Anda dapat melihat serat ini berbentuk heliks dan serat ini dapat tersusun kembali saat rangka itu bergerak yang berarti rangka itu lentur, rangka itu dapat memanjang, memendek, dan membengkok dengan mudah untuk menanggapi gaya dari dalam maupun luar.
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.
Kekhawatiran pembimbing saya adalah bagaimana jika jaringan dinding penis ternyata sama dengan rangka hidrostatik yang lain. Lalu apa sumbangan penelitian Anda? Hal baru apa yang Anda berikan pada pengetahuan tentang biologi? Dan saya rasa, "Memang hal ini masuk akal." Jadi saya menghabiskan banyak waktu untuk memikirkannya. Dan satu hal yang terus mengganggu saya, adalah saat otot ini bekerja penis itu tidak bergoyang. (Tawa) Jadi pasti ada hal menarik yang terjadi.
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.
Jadi saya meneruskannya, mengumpulkan jaringan dinding dan menyiapkannya agar mengalami ereksi, membelah dan menyelipkannya lalu menaruhnya di bawah mikroskop untuk dilihat, dan menyangka saya akan melihat sejenis kolagen dengan bentuk heliks yang bersilangan. Namun saya melihat ini. Ada lapisan luar dan lapisan dalamnya. Panah itu menunjukkan sumbu yang panjang dari rangka.
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.
Saya benar-benar terkejut akan hal ini. Semua orang yang saya tunjukkan terkejut akan hal ini. Mengapa orang-orang itu terkejut? Karena kita tahu secara teori bahwa ada cara lain untuk menyusun serat dalam rangka hidrostatik, yaitu dengan serat yang tersusun pada 0 derajat dan 90 derajat terhadap sumbu panjang dari rangka itu. Masalahnya adalah tidak ada yang pernah melihat ini sebelumnya di alam. Kini saya melihat salah satunya.
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.
Serat dengan orientasi seperti ini menyebabkan perilaku yang sangat berbeda pada rangka. Saya akan menunjukkan model yang dibuat dari bahan yang sama persis. Model itu terbuat dari pakaian yang sama, balon yang sama, tekanan dari dalam yang sama. Namun perbedaannya ada pada susunan seratnya. Dan Anda akan melihat, tidak seperti model heliks bersilangan model ini tahan akan pemanjangan, pemendekan, dan tidak dapat dibengkokkan.
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.
Hal ini memberi tahu kita bahwa jaringan dinding melakukan jauh lebih banyak hal daripada sekedar melindungi jaringan vaskular. Jaringan ini adalah bagian penting dari rangka penis. Jika dinding di sekitar jaringan ereksi tidak ada, jika jaringan itu tidak diperkuat seperti ini, bentuknya akan berubah, dan penis yang sedang ereksi akan dapat bengkok, dan ereksi tidak akan berhasil.
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.
Inilah pengamatan dengan penerapan medis yang jelas termasuk pada manusia, namun saya rasa hal ini juga relevan secara luas untuk merancang robot, organ buatan, pada dasarnya semua benda di mana perubahan bentuk dan kekakuan menjadi hal yang penting.
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.
Jadi untuk menyimpulkan: Dua puluh tahun yang lalu, pembimbing di universitas saya mengatakan, saat saya masuk ke universitas, "Saya tertarik dengan anatomi," mereka berkata, "Anatomi adalah ilmu pengetahuan yang mati." Dia benar-benar salah. Saya sungguh percaya bahwa masih banyak yang harus kita pelajari tentang struktur dan fungsi normal dari tubuh kita. Bukan sekedar genetika dan biologi molekuler, namun hingga ke ujung dari ilmu itu. Waktu kita terbatas. Kita sering berfokus pada satu penyakit, satu model, satu masalah, namun dari pengalaman saya kita harus mengambil waktu untuk menerapkan ide secara luas di antara sistem dan melihat ke mana hal itu membawa kita. Bagaimanapun, jika ide tentang rangka binatang tidak bertulang belakang dapat memberikan pemahaman tentang sistem reproduksi binatang menyusui, akan ada hubungan liar dan produktif lainnya yang mengintai dan menunggu untuk ditemukan.
Thank you.
Terima kasih.
(Applause)
(Tepuk tangan)