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."
Când merg la petreceri, oamenilor nu le ia mult timp să afle că sunt om de ştiinţă şi studiez sexul. Atunci încep întrebările. Ele au de obicei un format specific. Se începe cu fraza: „Un prieten mi-a spus," şi se termină cu: „E adevărat?" De cele mai multe ori, sunt fericită să le pot da un răspuns, dar câteodată sunt nevoită să spun: „Îmi pare foarte rău, dar nu ştiu pentru că nu sunt acel tip de doctor."
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.
Adică, nu sunt clinician, mă ocup cu biologia comparată şi studiez anatomia. Studiez diferitele specii de animale şi încerc să înţeleg cum le funcţionează ţesuturile şi organele când totul merge cum trebuie, decât să îmi dau seama cum să repar lucrurile când nu funcționează, precum mulţi dintre voi. Caut asemănări şi deosebiri între soluţiile pe care ele le-au găsit ca să rezolve problemele biologice fundamentale.
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.
Sunt aici ca să argumentez că asta nu e deloc o activitate esoterică în turnul de fildeş, pe care o întâlnim în universităţi, ci un studiu larg printre specii, tipuri de ţesuturi şi sisteme de organe, care poate oferi informații cu implicaţii directe în sănătatea umană. Asta e valabil pentru ambele mele proiecte curente, despre diferenţele în creier dintre sexe, şi pentru proiectul meu mai vechi despre anatomia şi funcţia penisurilor. Acum ştiţi de ce sunt atracţia petrecerilor.
(Laughter)
(Râsete)
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.
Azi am să vă dau un exemplu din studiul meu despre penis să vă demonstrez în ce fel cunoştinţele derivate din studiile unui sistem de organe au avut implicații asupra altui sistem. Sunt sigură că toată lumea de aici ştie deja - a trebuit să explic asta copilului meu de 9 ani, săptămâna trecută - penisurile sunt structuri care transferă sperma de la un individ la altul. Iar diapozitivul din spate abia dacă arată succint cât de diferite sunt la animale, Există o varietate anatomică enormă. Se găsesc tubuli musculari, picioruşe modificate, aripioare modificate, precum şi cilindrii cărnoşi expansibili ai mamiferelor cu care suntem obişnuiţi - sau măcar jumătate dintre voi sunteți.
(Laughter)
(Râsete)
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.
Cred că vedem această enormă varietate pentru că e o soluţie eficientă pentru o problemă biologică de bază şi anume aducerea spermei într-o poziţie în care să întâlnească ovulele şi să formeze zigoţi. Penisul nu e neapărat necesar pentru fertilizarea internă, dar când fertilizarea internă evoluează, adesea apar şi penisurile.
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.
Când vorbesc despre asta, sunt adesea întrebată: „Ce anume te-a făcut să studiezi acest subiect?" Răspunsul e: scheletele. N-aţi crede că scheletele şi penisurile au foarte multe în comun fiindcă tindem să ne gândim la schelete ca fiind sisteme rigide care produc viteză sau putere. Primele mele explorări în cercetarea biologică, când mă ocupam de paleontologia dinozaurilor înainte de absolvire, se aflau chiar în această arie.
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.
Apoi m-am specializat în studierea biomecanicii, fiindcă doream să găsesc un proiect de dizertaţie care să lărgească cunoştinţele despre funcţia scheletului. Am încercat o serie de lucruri diferite. Multe n-au dat rezultate. Dar, într-o zi, am început să mă gândesc la penisurile mamiferelor. Şi sunt niște structuri cam ciudate. Înainte de a fi folosite pentru fertilizarea internă, trebuie să îşi modifice complet comportamentul mecanic. În majoritatea timpului, penisul e un organ flexibil. E uşor de îndoit. Dar înainte de a fi folosit în timpul copulaţiei trebuie să devină rigid, să se opună îndoirii. Şi mai mult, trebuie să funcţioneze. Un sistem reproducător care nu funcţionează dă un individ care nu are urmaşi, şi acel individ e expulzat din bazinul genetic.
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.
M-am gândit că aici e o problemă care necesită un sistem scheletic - nu ca acesta, ci ca acesta - fiindcă, funcțional vorbind, un schelet e orice sistem care susţine ţesuturi şi transmite forţe. Știam deja că animale ca această râmă, majoritatea animalelor, nu îşi susţin ţesuturile aşezându-le în jurul oaselor. Ele seamănă mai degrabă cu baloane de apă armate. Folosesc ceea ce numim un schelet hidrostatic. Un schelet hidrostatic foloseşte două elemente. Suportul scheletic apare din interacţiunea dintre fluidul sub presiune şi peretele de ţesut înconjurător care e tensionat şi consolidat cu proteine fibroase. Interacţiunea e crucială. Cu elementele separate nu ai suport. Dacă ai fluid fără pereţi înconjurători care să menţină presiunea, obții o baltă. Dacă ai doar pereţi fără fluid în interior care să-i tensioneze, obții o cârpă umedă.
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.
Când te uiţi la o secţiune transversală a penisului, vezi multe caracteristici ale unui schelet hidrostatic. Are un spaţiu central un ţesut erectil spongios care se umple cu fluid - sânge în cazul acesta - înconjurat de un perete tisular bogat într-o proteină structurală numită colagen.
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.
Dar la momentul începerii acestui proiect, cea mai bună explicaţie pe care am găsit-o pentru erecţia peniană era că pereţii înconjurau aceste ţesuturi spongioase, țesutul spongios se umplea cu sânge, presiunea creşte şi iată! Devine erect.
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.
Asta explica dilatarea - avea sens: ai mai mult fluid, țesutul se dilată - dar nu explica erecţia în sine. Fiindcă nu era niciun mecanism care să explice de ce această structură e greu de îndoit. Şi nimeni nu s-a uitat cu atenţie la peretele tisular. Aşa că m-am gândit: peretele tisular e important pentru schelet, trebuie să fie parte a explicaţiei.
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.
Acesta a fost momentul când coordonatorul meu mi-a spus: „Stai aşa! Ia-o încet." După şase luni în care am vorbit despre asta cred că şi-a dat seama că vorbeam serios despre treaba cu penisul.
(Laughter)
(Râsete)
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.
Mi-a spus să iau loc şi m-a prevenit: „Bagă de seamă când mergi pe drumul ăsta. Nu sunt sigur că acest proiect o să meargă strună." Îi era teamă că mă îndrept spre o capcană. Abordam o întrebare socialmente stânjenitoare cu un răspuns despre care el credea că nu ar fi interesant în mod special. Şi asta pentru că orice schelet hidrostatic pe care îl găsisem în natură până atunci avea aceleaşi elemente de bază: un fluid central, avea pereţi înconjurători, iar fibrele de întărire din pereţi erau aşezate elicoidal de-a lungul axului longitudinal al scheletului.
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.
Imaginea din spatele meu arată o bucată de ţesut din aceste schelete elicoidale, tăiat astfel încât să se observe suprafaţa peretelui. Săgeţile indică axa longitudinală. Vedeţi două straturi de fibre, unul albastru şi unul galben, aşezate în unghiuri pe dreapta şi pe stânga. Dacă nu v-aţi uita doar la o mică secţiune de fibre, aţi vedea că ele sunt elicoidale de-a lungul axei longitudinale a scheletului - asemenea capcanei chinezeşti, în care îţi bagi degetele şi ţi se înţepenesc acolo.
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.
Aceste schelete au nişte comportamente speciale, pe care vi le voi demonstra într-un film. E un model de schelet pe care l-am făcut dintr-o bucată de pânză pe care am înfăşurat-o în jurul unui balon umflat. Pânza este tăiată în unghi. Observaţi, fibrele se înfăşoară elicoidal, și se reorientează pe măsură ce scheletul se mişcă, asta înseamnă că scheletul e flexibil. Se lungeşte, se scurtează şi se îndoaie foarte uşor ca răspuns la forţele interne sau externe.
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.
Teama coordonatorului meu era că pereţii tisulari penieni sunt la fel ca oricare alt schelet hidrostatic. Ce contribuţie aduci atunci? Ce aduci nou cunoştinţelor noastre de biologie? Şi m-am gândit: „Mda, chiar are dreptate aici." Aşa că m-am gândit mult şi bine la asta. Mă tot preocupa ceva: când funcţionează, penisurile nu se clatină. (Râsete) Aşa că trebuia să fie ceva interesant la mijloc.
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.
Am continuat să strâng ţesuturi de pereţi, le-am pregătit ca şi în erecţie, le-am tăiat, pus pe lamelă și le-am analizat la microscop, aşteptându-mă să văd diferite arcuri elicoidale de colagen. În schimb, am văzut asta. Există un strat extern şi unul intern. Săgeata arată axa longitudinală a scheletului.
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.
Am fost surprinsă. Toţi cărora le-am arătat au fost realmente surprinşi de asta. De ce erau toţi surprinşi? Pentru că, teoretic, ştiam că exista şi un alt mod de dispunere a fibrelor într-un schelet hidrostatic, cel cu fibrele aşezate în unghi de zero grade şi de 90 de grade faţă de axa longitudinală. Dar nimeni nu mai văzuse asta în natură. Iar acum chiar priveam aşa ceva.
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.
Acele fibre aranjate în acel mod special dau scheletului un comportament complet diferit. Am să vă arăt un model făcut din exact aceleași materiale: aceleaşi fibre de bumbac, acelaşi balon, aceeaşi presiune internă. Singura diferenţă e că fibrele sunt aranjate diferit. Observaţi că, spre deosebire de modelul elicoidal, acest model rezistă la extensie şi la contracţie şi rezistă şi la îndoire.
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.
Asta ne spune că pereţii tisulari fac mult mai mult decât să acopere ţesuturile vasculare. Sunt o parte integrantă a scheletului penian. Dacă nu exista peretele din jurul ţesutului erectil, dacă nu era întărit în acest mod, i s-ar schimba forma, penisul dilatat ar ceda la îndoire, iar erecţia pur şi simplu nu ar funcţiona.
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 o observaţie cu aplicaţii medicale evidente atât pentru oameni, dar relevante şi într-un sens mai larg, cred, pentru conceperea protezelor, a roboţilor flexibili, practic pentru orice unde modificările de formă şi rigiditate sunt importante.
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.
Ca să sintetizez: acum 20 de ani, un coordonator de la facultate, când am afirmat: „Mă cam interesează anatomia", mi-a spus: „Anatomia e o ştiinţă moartă!" Nu ar fi putut să greşească mai mult. Chiar cred că avem multe de învăţat despre structura şi funcţiile normale ale corpurilor noastre. Nu doar despre genetica şi biologia sa moleculară, ci și despre țesuturi. Avem limite de timp. Ne focalizăm deseori pe o boală, un model, o problemă, dar experienţa îmi sugerează că ar trebui să ne facem timp să aplicăm ideile larg, intersistemic şi să vedem unde ajungem. Până la urmă, dacă ideile despre scheletele nevertebratelor ne pot furniza informații despre sistemul reproducător al mamiferelor, ar putea exista multe legături nebănuite şi productive care aşteaptă să fie descoperite.
Thank you.
Vă mulţumesc!
(Applause)
(Aplauze)