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."
Khi tôi đi dự tiệc, thường không mất nhiều thời gian để mọi người nhận ra rằng tôi là một nhà khoa học và tôi nghiên cứu về sex. Và rồi tôi nhận được rất nhiều câu hỏi. Những câu hỏi thường đi theo một mô-típ. Bắt đầu với câu: "Một người bạn nói với tôi rằng," và kết thúc với câu: "Thật vậy không?" Phần lớn thời gian tôi vui vẻ nói rằng tôi có thể trả lời họ, nhưng đôi khi là: "Tôi thành thật xin lỗi, nhưng tôi không biết bởi vì tôi không phải là loại bác sĩ đó."
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.
Tôi không phải là thầy thuốc, mà là nhà sinh vật học so sánh nghiên cứu về phẫu thuật học. Công việc của tôi là xem xét rất nhiều loài động vật và nghiên cứu hoạt động các mô và bộ phận của chúng trong trạng thái tốt, thay vì nghiên cứu cách sửa chữa khi có vấn đề, như đa số các bạn ở đây. Tôi tìm sự tương quan và khác biệt trong những giải pháp cho các vấn đề sinh học cơ bản.
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.
Tôi có mặt hôm nay để tranh luận rằng đây không phải là một hoạt động bí truyền như ở trường đại học, mà là nghiên cứu sâu rộng khắp các loài, loại mô và hệ thống bộ phận cơ thể có thể mang đến cái nhìn sâu sắc tác động trực tiếp đến sức khỏe con người. Điều này đúng ở cả 2 dự án gần đây của tôi về sự khác biệt tình dục trong não bộ, và nghiên cứu sâu hơn về giải phẫu và chức năng của dương vật. Chắc bạn hiểu vì sao tôi vui vẻ tiệc tùng rồi đấy!
(Laughter)
(Cười)
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.
Hôm nay, tôi sẽ cho các bạn một ví dụ được lấy từ nghiên cứu dương vật cho thấy kiến thức rút ra từ nghiên cứu hệ thống cơ quan này cho phép hiểu thêm về một hệ thống cơ quan khác. Tôi chắc rằng các bạn đều biết rằng -- điều tôi đã phải giải thích cho đứa con 9 tuổi tuần trước -- dương vật là cấu trúc để truyền tinh dịch từ cá thể này đến cá thể khác. slide đằng sau tôi phác thảo phần nào mức độ phổ biến của chúng trong thế giới động vật. Có một lượng lớn các biến thể. Những ống cơ bắp, những chiếc chân, chiếc vây bị thay đổi, cũng như thứ hình ống đầy thịt có thể bơm phồng ở động vật có vú các bạn đều biết đấy-- hoặc ít nhất một nửa các bạn ở đây sở hữu.
(Laughter)
(Cười)
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.
Ta biết rằng sự biến dạng đáng kể này là giải pháp hiệu quả cho vấn đề di truyền hết sức cơ bản, tạo điều kiện để tiếp nhận tinh trùng ở vị trí tiếp xúc với trứng và các dạng hợp tử. Lúc này, dương vật không còn cần cho quá trình thụ tinh bên trong nữa, nhưng sự tiến hoá của thụ tinh bên trong cũng ảnh hưởng đến sự phát triển của dương vật.
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.
Câu hỏi mà tôi nhận được khi nói về đề tài này thường là: "Điều gì làm cô hứng thú với chủ đề này ?" Câu trả lời là bộ xương. Bạn sẽ không nghĩ rằng bộ xương và dương vật có liên quan gì với nhau. Bởi vì ta thường nghĩ về bộ xương như hệ thống đòn bẩy ứng nhắc sản sinh ra tốc độ và sức mạnh. Những thử sức đầu tiên của tôi trong nghiên cứu sinh học, trên khủng long cổ đại khi còn là sinh viên, gói gọn trong lĩnh vực đó.
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.
Khi lên cao học để nghiên cứu cơ sinh học, tôi thật sự rất muốn tìm ra một luận văn mở rộng kiến thức về chức năng bộ xương. Tôi đã thử hàng đống thứ. Rất nhiều trong số đó thất bại Rồi ngày nọ tôi nghĩ đến dương vật của động vật có vú. Đó thật sự là một cấu trúc kỳ lạ. Trước khi sử dụng cho thụ tinh bên trong, cơ chế của chúng phải thay đổi theo cách thật ấn tượng. Phần lớn thời gian đó là một bộ phận linh hoạt, dễ uốn nắn. Nhưng trước khi đem vào sử dụng trong suốt quá trình giao hợp nó phải trở nên cứng, thật khó để uốn cong. Hơn hết, nó phải hoạt động tốt. Một hệ sinh sản hoạt động sai chức năng gây ra vô sinh, và rồi cá thể đó bị loại ra khỏi bản đồ gen của loài.
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.
Tôi nghĩ rằng: "Đây là một vấn đề được đổ lỗi cho hệ thống xương-- không phải giống cái này, mà là cái này -- bởi vì, xét về chức năng, bộ xương là hệ thống hỗ trợ mô và truyền lực. Tôi biết rằng những động vật như sâu đất, thật ra là phần lớn động vật, không hỗ trợ các mô bằng cách phủ chúng lên xương. Thay vào đó, chúng tăng cường các bong bóng nước, sử dụng bộ xương mà ta gọi là bộ xương thủy tĩnh. Bộ xương thủy tĩnh sử dụng 2 yếu tố. Sự hỗ trợ đó đến từ tương tác giữa chất lưu điều áp với bức tường bao quanh mô được căng ra và gia cố bởi các protein dạng sợi. Chủ yếu là sự tương tác. Sẽ không có sự hỗ trợ nếu không có cả 2 yếu tố, Nếu có chất lưu mà không có tường bao quanh và giữ áp suất lên cao, ta sẽ gặp rắc rối. Nếu chỉ có tường mà không có chất lưu bên trong giữ độ căng, đó sẽ chỉ là miếng giẻ rách ẩm ướt.
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.
Nhìn dương vật theo mặt cắt ngang, nó có rất nhiều dấu hiệu phân biệt của một bộ xương thủy tĩnh. nó có vùng trống trung tâm của mô cương cứng thấm nước đổ đầy chất lưu, trong trường hợp này là máu, được bao quanh bởi một bức tường mô cấu tạo bởi protein cứng được gọi là collagen.
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.
Lúc bắt đầu dự án này, giải thích hay nhất về sự cương cứng mà tôi tìm thấy là bức tường bao quanh những mô thấm nước này, được đổ đầy máu áp suất tăng cao và nàyy! Chúng trở nên cương cứng.
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.
Điều đó giải thích sự giãn nở-- hợp lý đấy: thêm nhiều chất lưu, các mô sẽ nở ra -- nhưng điều đó không giải thích được sự cương cứng. Bởi vì không có cơ chế nào giải thích được tại sao cấu trúc này trở nên khó uốn cong hết. Không ai xem xét thành mô một cách có hệ thống. Vì vậy, tôi nghĩ, thành mô quan trọng với khung xương. Là một phần của lời giải đáp.
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.
Đây là điểm mà giáo sư hướng dẫn của tôi nói rằng, "Whoa! Khoan đã. Từ từ nào." Bởi vì sau 6 tháng nói về vấn đề này, ông ấy rồi cũng nhận thấy rằng tôi nghiêm túc trong vấn đề về dương vật.
(Laughter)
(Cười)
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.
Ông kêu tôi ngồi xuống, và cảnh báo: "Hãy cẩn thận khi đi theo hướng này. Thầy không chắc dự án này sẽ đạt kết quả tốt." Ông sợ tôi đi vào một tình huống khó thoát ra. Tôi tham gia vào một câu hỏi ngượng nghịu mang tính xã hội với câu trả lời mà ông nghĩ rằng không đặc biệt thú vị. Và bởi vì, mọi khung xương thủy tĩnh được tìm thấy trong tự nhiên cho đến thời điểm này có các yếu tố cơ bản giống nhau. Có chất lưu trung tâm, có thành bao quanh, và các sợi gia cố trong thành tường được sắp xếp thành hình xoắn ốc chéo nhau quanh trục dài của khung xương.
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.
Hình đằng sau tôi cho thấy một phần của mô trong mặt cắt hình chéo xoắn ốc của khung xương cho thấy bề mặt của thành mô. Mũi tên cho thấy trục dài. Bạn có thể nhìn thấy 2 lớp sợi, một màu xanh và một màu vàng, được bố trí ở góc trái và phải. Nhìn xa hơn, các sợi mô này ở dạng xoắn quanh trục dài của khung xương -- giống như bẫy tay Trung Quốc, Những khung xương này có hành vi cá biệt,
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.
mà tôi sẽ làm rõ trong phim. Khung xương kiểu mới được làm bằng vải quần áo bọc quanh một bong bóng được thổi phồng. Miếng vải được cắt xéo. Sợi vải được bao phủ dưới dạng hình xoắn, và có thể điều hướng, điều đó có nghĩa là khung xương mềm dẻo, dễ uốn. Nó căng ra, co lại và uốn cong một cách dễ dàng dưới tác động của các lực trong và ngoài.
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.
Mối bận tâm của giáo sư hướng dẫn là nếu như mô thành tường dương vật cũng giống như khung xương thủy tĩnh, em định đóng góp gì cho kiến thức sinh học ? Và tôi nghĩ: "Yeah, thầy ấy có một ý kiến rất hay." Tôi suy nghĩ trong một thời gian dài. Điều khiến tôi bức rức đó là, khi đang thực hiện chức năng, thì dương vật không ngọ nguậy. (Cười) Điều gì đó thú vị đang diễn ra. Tôi tiếp tục, thu thập thành mô,
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.
làm chúng cương cứng, chia nhỏ rồi mổ xẻ dưới kính hiển vi để quan sát, môt cách đầy đủ nhất, các hình xoắn chồng chéo của collagen ở một số loài. Nhưng thay vào đó, tôi nhìn thấy thứ này Một lớp bên ngoài và một lớp bên trong. Mũi tên chỉ trục dài khung xương. Tôi thật sự ngạc nhiên về điều này.
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.
Những người khác cũng vậy. Tại sao thế? Đó là bởi vì trên lý thuyết ta biết rằng có một cách khác để sắp xếp các sợi tơ trong hệ khung xương thủy tĩnh, đó là với những sợi tơ tại góc 0 độ và góc 90 độ trên trục dài. Vấn đề là, chưa một ai nhìn thấy chúng trước đây trong tự nhiên. Giờ đây, chính tôi đang nhìn thấy nó.
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.
Các sợi tơ đó xếp theo chiều hướng đặc thù đem đến cho khung xương hành vi rất rất đặc biệt. Tôi sẽ chiếu một mô hình làm bằng chất liệu tương tự: cùng loại vải cotton, cùng bong bóng, cùng áp lực bên trong. Khác biệt duy nhất là cách sắp xếp các sợi tơ. Có thể thấy, không giống như mô hình xoắn chéo, mô hình này chống giãn nở, co rút và uốn cong,
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.
cho thấy rằng các tường mô đang làm nhiều việc hơn là chỉ bao phủ lấy các mạch mô. Chúng là phần không thể thiếu của khung xương dương vật. Nếu không có thành tường quanh mô cương cứng, nếu chúng không gia cố theo hướng này, hình dạng sẽ thay đổi, dương vật khi cương vẫn có thể bị uốn cong, và sự cương cứng sẽ không hiệu quả.
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.
Đó là quan sát với những ứng dụng y khoa rõ ràng trên người, nhưng tôi nghĩ nó cũng liên quan theo nghĩa rộng, tới việc thiết kế các bộ phận giả, robot mềm, bất cứ thứ gì về cơ bản, có sự thay đổi lớn về hình dáng và độ cứng.
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.
Kết luận: Cách đây 20 năm, khi nghe tôi nói "Tôi thích giải phẫu học," một người cố vấn đã nói rằng "Giải phẫu học là một ngành buồn tẻ." Anh ta có lẽ đã sai. Tôi thật sự tin rằng vẫn còn rất nhiều thứ để học về cấu trúc và chức năng thông thường của cơ thể. Không chỉ về sinh vật học về gen và phân tử, mà còn là về niềm vui. Chúng ta còn rất ít thời gian. Ta thường tập trung vào một loại bệnh, một mô hình, một vấn đề, nhưng kinh nghiệm của tôi nói rằng nên dành thời gian áp dụng rộng rãi ý tưởng vào hệ thống xem xem chúng có thể đi tới đâu. Cuối cùng, nếu khái niệm khung xương không xương sống đem lại hiểu biết về hệ sinh sản của động vật có vú, sẽ có rất nhiều mối liên hệ hoang dại và hữu ích ngoài kia đang chờ ta khám phá.
Thank you.
Xin cám ơn các bạn.
(Applause)
(Vỗ tay)