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."
私がパーティーに行けば セックスを研究する 科学者であることが すぐにばれてしまいます すると色々と質問が 飛んでくるわけなんですが これには特定の パターンがあるようです 質問はこう始まります 「友達から聞いたんですけど...」 質問の終わりはこうです 「本当なんですか?」 幸いにもほとんどの 質問にはお答えできますが お答えできないこともあります 「申し訳ありません それは私の専門ではないんです」と 言わざるを得ない時もあります 私は臨床医ではなく
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.
解剖学を研究する 比較生物学者です 私は様々な動物を観察しながら 正常な組織や器官の 働きを研究しているのです ですから問題が起きた時の 解決策を探る臨床医とは やってることが 少し違います 生物学上の簡単な問題に対する 解決策の中の類似点と相似点を 探っているのです さて 本日 ここでお伝えしたいのは
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.
このような営みは研究者の 難解な学術活動ではないことと より幅広い動物種 組織 器官系を 研究することで得られる洞察は 私たち人類全員の健康と 直接に関わる可能性がある ということです このことは最近行った 性別による脳の違いの研究と ペニスの機能・解剖学の研究の 両方において正しいことが 証明されています 私のパーティー好きの 理由がおわかりですね (笑)
(Laughter)
さて 本日は 私のペニスの研究から
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.
一例を紹介して ある器官系から得られた 知識が異なる領域に どのように情報を 提供し得るかご説明します 皆さんはご存じだと思いますが 9歳の息子は ペニスのことをよくは 知らなかったので説明をしました ペニスとは精子をある個体から 別の個体に 送り込むためのものだと 後ろのスライドは 動物界で見られるペニスの ほんの一例です 動物界のペニスは 本当に多種多様で 筋肉の管 足やひれの変形したものも ありますし 哺乳類のものは膨張する 肉のような管状器官です もちろん皆さん… 少なくとも半数の方は ご存じだと思います
(Laughter)
(笑)
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.
こんなにも多くの 種類があるのは 生物学上の基本的な問題を 効果的に解決するためです つまり 精子を 卵子に到達させて 受精卵を作るためです 実は体内受精に ペニスは必要ありません 逆に体内受精の進化に伴って ペニスが誕生したのです
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.
この話をすると いつも聞かれるんです 「なんで興味を 持たれたんですか?」 その答えは「骨格」です 骨格とペニスが密接に 関連しているとは 普通は思いませんよね ですから 骨格なんていうのは 速度や力を生み出すための 単なるカチカチの てこと思われがちです 私が初めて携わった 生物学の研究は 学部時代に行った 恐竜化石学でした まさにそういう領域についてでした
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.
しかし生物力学を学ぼうと 大学院へ進むと 骨格の機能についての 知識を深められる 学位論文テーマを 見つけたくなりました 色々と探しましたが ほとんど実りはありませんでした しかし ある日 哺乳類の ペニスはどうかと考えました なんと言っても特異的な 構造をしていますから 体内受精に使用される前に 機械的挙動になにか 劇的な変化がなければなりません 通常は 柔軟で曲がりやすい 器官でした しかし 性交渉に 使用される際は 硬直して 簡単には曲がらないように ならなくてはいけません さらに 機能する必要があります 生殖機能が働かない個体には 子孫ができないため 遺伝子プールから 排除されてしまいます
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.
そこで考えました 「骨格が問題を提起しているんだ」 このような骨格ではなく こちらの類の骨格です 組織を支え 力を伝えるものは 全て機能的には 骨格と呼ぶことができるからです ミミズのような動物は大抵 骨格にもたれかからずに 身体を支えていることは 既に知っていました その代りに身体は 補強された水風船みたいで これを静水力学的骨格と 呼んでいます 静水力学的骨格には 二つの要素が必要です 加圧された流体と 張力が掛かり 線維性タンパク質で補強された 周囲の壁組織との相互作用です この相互作用が最重要であり 二つ揃って初めて 支持が得られます 液体だけがあっても これを囲う壁がなければ 圧力を上げ続ければ ただの水たまりに なってしまいますし 壁だけで内部に液体がなければ 水圧がなくなりますから 小さなボロ切れしか残りません
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.
ペニスの断面図を見てみると 静水力学的骨格の特徴が よくわかります 中心部は 勃起性の海綿状組織であり 血液という液体で 満たされています これが コラーゲンという硬い 構造タンパク質を豊富に含む 壁で囲まれています
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.
しかし このプロジェクトを 始めた当時は ペニスの勃起について 最も筋の通った説明と言えば 構造タンパク質を豊富に含む 壁で囲まれていて 血液の圧力が上昇することで ジャジャーン! 勃起するというものでした
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.
膨張現象については これで説明できます 血液が流入し 組織が膨らむんです しかし 勃起の完全な 説明とはいきませんでした というのも 曲がりにくくなる メカニズムの説明は 含まれていなかったのです 壁組織の体系的観察が されていませんでした そこで この壁が謎を解くための 重要な鍵だと考えたのです
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.
ちょうどその頃 大学院のアドバイザーに 言われました 「ちょちょっと待て! 落ち着くんだ」 私がプロジェクトのことを 半年も話し続けるうちに 彼は気づいたのでした 私が真剣にペニスについて 考えていることを
(Laughter)
(笑)
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.
彼は警告をくれました 「この道を進むなら気をつけろよ 成功する保証はないぞ」 道を踏み外してしまうのではと 心配をしてくれたのです 世間一般では気恥ずかしいと 考えられているこの問題に対する 私の出すかもしれない回答が 彼には とりわけ興味深く 思えなかったのです その理由とは 当時 自然界で 発見されていた 静水力学的骨格は全て 基本的に 同じだったからです 中心に液体があり それを囲む壁があるのです 壁の内部の補強線維は 骨格の長軸方向に 交差するらせん状に並びます
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.
後ろの画像は 交差するらせん状骨格の 一部を写したもので 壁の表面が見えるよう スライスしてあります 矢印は長軸です 青色と黄色で色づけされた 二層の線維が 右斜めと 左斜めに 並んでいることが伺えます 線維の断面の一部から 骨格の長軸の周りに らせん状に配置しているのが分かります ちょうど指を入れると 抜けなくなる 中国式フィンガートラップに似ています
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.
この骨格構造には 特別な働きがあります それを今からお見せします これは風船を 布で覆って作った 骨格の模型です 布には斜めに裁断してあります らせん状に包んでいるところが 見えますね 線維は骨格の動きに 合せて方向が変わります 柔軟性がありますね 内外からの力に順応する形で 簡単に 伸びたり 縮んだり 曲がったりします
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.
私のアドバイザーは 「ペニスの壁が 他の静水力学的骨格と一緒だったら?」 という心配をしていました 研究の意味が なくなってしまいますし 生物学に新たな知識を 提供することが できなくなります そこで思ったんです 「確かにその通りだな」 そして長く長く 悩んだのですが 一つ気に掛かることがありました ペニスは機能している最中に クネクネしないということです (笑) つまり何か 仕掛けがあるんです
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.
そこでペニスの壁の 組織を入手して 勃起させた状態で 切片を作り スライドガラスに載せて 顕微鏡で観察してみました もちろん交差するらせん状の コラーゲンが見えると思っていました しかし実際は ペニスには 内と外の 二層があったのです 矢印は骨格の長軸です
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.
これには本当に驚きました 他の人にも見せましたが みんな同様に 驚愕していました なぜみんな 驚いたのでしょうか? 先ほどとは異なる 線維配列でも 理論的に静水力学的骨格が 成立することは わかっていました それは長軸に対して線維が 0度と90度で 直交する場合でした しかしこのような組織は 見つかっていませんでした 私が見ていたのはそれでした
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.
線維がこの角度で 交差することによって 骨格に異なる性質が出てきます 同じ材料で作った 模型をお見せしましょう 同じ風船に 同じ布でできています 内圧も同じにしてあります 唯一違う点は 線維の交わり方です 交差らせん構造とは異なり こちらは 伸び縮みもしませんし 曲がりもしません
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.
ここから分かることは 壁の組織は血管組織を 単に覆っているだけではなく ペニスの骨格の一部を 形成しているのです 勃起組織の 周りの壁がなければ このような補強がなければ 変形してしまいます 膨張したペニスは 曲げる力に抵抗できず 勃起が可能になりません
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.
この観察は 人間にも医学的応用が可能です しかし義肢学や ソフトロボティクスをはじめ 形や硬さの変化が 重要な分野であれば 基本的に全てに 応用できると考えています
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.
まとめると 20年前は 「解剖学に少し 興味があるの」と 大学で言えば アドバイザーに 「解剖学は 終わった科学だよ」と 言われたものでした このことは 全くの間違いでした 人体の なんの変哲のない構造にも まだまだ学ぶことは あると信じています 分子生物学や 遺伝学だけではなく 解剖学にも 学ぶところはあります 時間には限りがあります ですから一つの疾病 モデル 問題に 囚われてしまいがちですが 私の経験によると 時間を掛けて より大きな視点に立って アイディアを当てはめ 結果を見つめることが 大切なのです 最終的には無脊椎生物の骨格に 関するアイディアから 哺乳類の生殖器官についての 情報が得られた訳ですから 他にも未だ発見されていない 相互関連性のある 情報がまだまだ あるかもしれないのです
Thank you.
ありがとうございました
(Applause)
(拍手)