我去参加聚会时
人们常常很快
就会发现
我是一个科学家, 我研究性学
人们会向我提问
这些问题通常有特定的格式
它们开头是这样的
"有个朋友和我说过"
然后了，结尾是这样的
"这是真的吗?"
多数情况下
我很高兴我能回答这些问题
但有时候我不得不说
"很抱歉
但我真的不知道
因为我不是那一行的医生"
事实就是, 我不是一个临床医生
我是研究解剖学的比较生物学家
我的工作是观察很多不同物种的动物
尝试理解当生物体一切正常时
它们的组织和器官是如何工作的
而不是致力于在它们不正常时
找出解决问题的办法
像在座的很多人所做的一样
我所做的是寻找不同物种
在进化过程中, 遇到基本生物问题时
所采取进化方式的异同点
所以今天我要说的是
这不只是一个
在象牙塔内进行的
我们在大学里看到的高深研究
还是一个广义研究
它跨越物种, 组织类型和器官系统
能够提供
对人类健康有直接影响的信息
对于我新近的
研究大脑中性别差异的项目
和我做得较为成熟的
关于阴茎解剖和功能的项目来说, 都是如此
现在你们知道我为什么在聚会中很受欢迎了吧
(笑声)
今天我要向你们介绍一个
从我的阴茎研究中得到的例子
它将告诉你们
从一个器官研究中得到的知识
如何为另一个器官的研究提供信息
在座的各位一定已经知道——
上周我需要向我的9岁的小孩解释的——
阴茎是把精子从某一个体
传送到另一个体的器官
我身后的这张幻灯片所展示的
只是冰山一角
不同动物其阴茎也千差万别
它解剖学上的差异也是极其巨大的
你会看到它会像肌肉质管, 变形的腿, 变形的鳍
还有哺乳动物所具有的，肉质可膨胀海绵体
这当然也是我们所熟悉的——
至少你们中间的一半很熟悉吧
(笑声)
我想这些巨大差异的原因
在于这是解决一个非常根本的生物问题的
有效方法
这个问题是,如何让精子能够
遇到卵子使之成为受精卵
现在体内受精并不一定需要阴茎
但是随着体内受精方式的进化
阴茎也随之进化
当谈及此,人们常常会问我
"你为什么对这个课题感兴趣?"
答案是骨骼
你们可能觉得骨骼和阴茎
相互间并没有什么联系
那是因为我们倾向于认为
骨骼是坚硬的
产生速度和力量的杠杆系统
我第一次踏入生物学研究领略
是在本科时研究恐龙古生物学
刚好就在这个领域中
但是当我在研究生时期学习生物力学时
我非常想找到一个论文课题
来扩展我们对骨骼功能的认识
我尝试了各种不同的东西
很多都没成功
然后有一天我开始考虑
哺乳动物的阴茎
其实它有个很奇怪的结构
在它能被用在体内受精之前
它的力学行为
会发生奇妙的变化
大部分时间它是一个灵活的器官
它很容易弯曲
但是在交配行为中
它起作用之前
它必须变得坚硬
变得难以弯曲
更重要的是, 它必须正常工作
一个有功能障碍的生殖系统
产出的都是无法生育后代的个体
于是这个个体会被从基因库中剔除
所以我想到, "这个问题
需要一种骨骼系统来解决——
不是像这样的骨骼
而是像这样的——
因为从功能上
一个骨骼是指
可以支持组织并传输动力的系统
而我已经知道像蚯蚓一样的动物
事实上大多数动物
并不靠骨骼
来支撑它们的组织
相反地, 它们强力的水气球
它们使用一种我们称之为铃静力骨架的骨骼系统
一个零静力骨架
有两个要素
骨骼的支撑性来自于
受压液体
与环绕它的组织壁之间的相互作用
这些组织由张力支撑, 并被纤维蛋白加固
这种相互作用非常重要
缺少两者中任意一个, 都不会有支撑力
如果你有液体
却没有它周围的管壁
来维持压力
你有的只是水坑
如果你只有管壁
其中却没有液体来对管壁施加压力
你只有一块湿抹布
当你观察阴茎的横切面时
你能看到它有很多
铃静力骨架的特征
它中间空间的
海绵状勃起组织
里面充满了液体——在这种情况下是血液——
周围被富含胶原蛋白的组织包裹
胶原蛋白是一种不易弯曲的结构蛋白
但是在我刚开始着手这个课题的时候
我可以找到的最好的阴茎勃起的理由是
因为它有包围海绵组织的外壁
和充血的海绵组织
随着压力增强, 好, 它勃起了
这个现象解释了膨胀——
组织充满液体就会膨胀——
但它其实并没有解释勃起
因为这个解释中不存在
让这个结构变得坚硬的机制
而且以前也从没有人系统地观察过构成外壁的组织
所以我想, 外壁在骨骼中很重要
它肯定在臌胀中起了一定作用
就在这个关头上
我的研究生导师对我说
"哇! 等一下, 慢慢来"
因为在他看到我连续六个月都在谈论这个话题以后
我认为他终于意识到
我对这个阴茎课题是很认真的
(笑声)
所以他让我坐下, 提醒我说
"做这个项目要小心为好
我不确定它能不能出结果"
因为他害怕我会陷入一个困境
我正要着手一个社会学上尴尬的问题
而他认为这个问题的答案
可能不怎么有趣
因为到目前为止
我们在自然界发现的
每个铃静力骨架
都有同样的基本要素
它的中央有液体
周围有外壁
外壁中有强化纤维
这些纤维以交叉螺旋的形式
排列在骨骼的长轴上
我身后的这张图片
显示的是将这些交叉螺旋骨架
从某一角度切开后可见的组织
你可以看见外壁表面
箭头表示长轴
你可以看到两层纤维
一层蓝的, 一层黄的
分别以左手方向和右手方向排列
如果你不只是看到纤维的一小个切断层
这些纤维会以螺旋的形式
环绕着骨架的长轴——
有点像中国的指套
你把指头伸进去, 它们就被卡住了
这些骨架有一系列特殊的行为
我会在下面的短片中展示它们
这个骨架模型
是我用一块布料
包裹在一个充气了的气球上做成的
布料是斜裁的
所以你可以看到纤维以螺旋形式缠绕
这些纤维可以随着骨架运动变换方向
这意味着骨骼是柔韧的
它可以轻易地拉伸, 缩短和弯曲
以应对内力或外力的作用
而我导师的担忧是
如果阴茎的外壁组织
和所有其它铃静力骨架结构一样
你的研究可以做出什么贡献?
你可以对生物学知识
可以贡献什么新的东西吗?
我想, "是啊, 他的想法很有道理"
所以我花了很长很长的时间去考虑这个问题
有个事实一直在困扰我
那就是, 当阴茎在运作时
它们不会摆动
(笑声)
所以其中一定有什么有意思的事情
于是我开始着手,收集了外壁组织
把它制备成勃起时的状态
将它横切, 放在玻片上
然后放在显微镜下来观察
一心期望能看到各种胶原蛋白呈交叉螺旋状排列
但是我却看到了这个
它有一个外层和一个内层
箭头指出骨架的长轴
我看到它时非常惊讶
每个看到的人
都很惊讶
为什么每个人都感到惊讶?
因为我们知道在另外一个
在理论上
铃静力骨架的纤维排列方式
那就是纤维在结构的长轴上
以0度和90度交叉排列
问题是, 人们还不曾在自然界中见过这种排列
而现在我正看着它
这些以特殊方向排列的纤维
使骨骼有非同寻常的行为
让我来展示
一个用同样材料制作的模型
一样的棉布料
一样的气球, 一样的内部压力
唯一的不同是
纤维以另一种形式排列
你可以看到, 和交叉螺旋模型不同
这个模型抗拒拉伸, 收缩
还抗拒弯曲
这告诉我们
外壁组织除了覆盖着血管组织外
还有许多其它功能
它们是阴茎骨骼中的重要组成部分
如果不存在环绕勃起组织的外壁组织
如果它是以另外一种方式加强的
它的形状就会发生变化
但是充血的阴茎不会抗拒弯曲
就不能成功勃起
这个观察发现对人类
也有显著的医疗应用
但我认为它还有广泛的意义
有关义肢的设计, 软机器人
基本上所有的
形状和硬度的改变对它们很重要的东西
所以总的来说
二十年前
我的本科生导师
听到我在进入大学时说
"我对解剖学有点感兴趣"
他说, "解部学已经没有生机了"
他错得不能再错了
我真心相信我们还要学习很多
有关我们身体的普通结构和功能的东西
不仅仅是在它的基因和分子生物学
还在肌肉层面上
我们的时间有限
我们常常专注于一种疾病
一个模型, 一个问题
但我的经验告诉我
我们应该花更多时间
将思路广泛地运用在不同系统间
来看会有什么新发现
毕竟, 如果关于无脊椎骨骼系统的观点
可以给我们
关于哺乳动物生殖系统的启示
那么就可能潜藏着更多的其它奇怪但有用的联系
等待我们去发现
谢谢
(掌声)