Даян Кели: Това, което не знаехме за анатомията на пениса

Не сме приключили с анатомията. Знаем твърде много за геномика, протеомика и клетъчна биология, но както Даян Кели разяснява на TEDMED, има основни факти за човешкото тяло, за които все още научаваме. Случай на фокус: Как действа ерекцията при бозайниците?

Когато отивам на празненства,

обикновено не отнема много дълго време

на останалите да разберат,

че съм учен и че изучавам секс.

След това те ми задават въпроси.

Обикновено въпросите са много специфични.

Те започват с фразата,

"Един приятел ми каза"

и след това те завършват с фразата,

"Вярно ли е това?"

Радвам се, че мога да кажа, че

през по-голямата част от времето мога да отговоря,

но понякога трябва да кажа,

"Наистина съжалявам,

но не знам

защото не съм този вид лекар."

Значи, аз не съм лекар,

Сравнителен биолог съм, който изучава анатомия.

Задачата ми е да разгледам много различни видове животни

и да се опитам да разбера как работят тъканите и органите им

когато всичко върви добре,

вместо да се опитвам да разбера

как да оправя нещата, когато те се объркат,

подобно на толкова много от вас.

Това, което правя, е да търся приликите и разликите

в решенията, които вече са се развили

за основни биологични проблеми.

Днес аз съм тук за да твърдя,

че това изобщо не е

езотерична изолирана дейност,

която ще намерите в нашите университети,

но това общо изследване

през видовете, тъканни типове и системи от органи,

може да произведе прозрения,

които имат преки последствия за човешкото здраве.

Това е вярно за двата ми последни проекта

на половите различия в мозъка,

и по-напредналата ми работа

по анатомия и функция на пенисите.

Сега знаете защо съм забавна по партита.

(Смях)

Днес ще ви дам един пример

от проучването ми на пенисите,

за да ви покажа как знания

от изследвания на една органова система

предлагат прозрения за друга много различна система.

Сигурна съм, че всеки от публиката вече знае--

трябваше да го обясня миналата седмица на моето девет-годишно дете

пенисите са структури, които прехвърлят сперма

от един индивид на друг.

Слайда зад мен

едва докосва повърхността

на това колко разпространени са те при животните.

Има огромно количество на анатомични изменения.

Можете да намерите мускулни тръби, модифицирани крака, модифицирани перки,

както и месест, надуваем цилиндър при бозайниците

с който всички сме запознати --

или най-малко половината от вас.

(Смях)

Мисля, че виждаме тази огромна вариация,

тъй като това е наистина ефективно решение

на много основен биологичен проблем

и това поставя спермата в позиция

да се срещне с яйцата и да формира зиготи.

Сега пенисът не е задължителен за вътрешно оплождане,

но когато вътрешното оплождане еволюира,

пенисите често следват.

Въпросът, който ми се задава най често е,

"Какво те заинтересува в тази тема?"

Отговорът е скелети.

Не бихте си помислили, че скелетите и пенисите

имат много общо помежду тях.

Това е защото сме склонни да мислим за скелетите

като твърди лостови системи,

които произвеждат скорост или мощност.

Моят първи опит в биологичните изследвания,

занимавайки се с палеонтология на динозаврите като студентка,

беше насочен в тази сфера.

Но когато продължих да следвам биомеханика,

наистина исках да намеря дисертационен проект,

който да разшири знанията ни по скелетна функция.

Опитах няколко различни неща.

Много от тях не станаха.

Но един ден започнах да си мисля

за пениса на бозайниците.

Той наистина е странно нещо като структура.

Преди да може да се използва за вътрешно оплождане,

неговото механично поведение трябва да се промени

пo наистина драматичен начин.

През по-голямата част от времето той е гъвкав орган.

Лесно е да се огъне.

Но преди да се сложи в употреба,

по време на копулацията,

той трябва да се втвърди,

трябва да бъде труден за огъване.

И освен това, той трябва да работи.

Полова система, която не работи

създава индивид, който няма потомство

и това лице след това бива изгонено от генофонда.

Помислих си: "Ето проблем

който просто плаче за скелетна система -

не като тази,

а по-скоро като тази--

защото, функционално,

всяка система е скелет,

кйто поддържа тъкан и предава сили.

Вече знаех, че животни като този червей,

в действителност повечето животни,

не поддържат тъканите си

като ги покриват над костите.

Вместо това те са като подсилени балони пълни с вода.

Използват скелет, който наричаме хидростатичен скелет.

Хидростатичният скелет

използва два елемента.

Поддръжката на скелета идва от взаимодействието

между течност под налягане

и околната стена на тъкан,

която е под напрежение и е подсилена с влакнести белтъци.

Взаимодействието е от решаващо значение.

Без двета елемента нямате поддръжка.

Ако имате течност,

без стена около нея,

коята да поддържа налягането,

имате локва.

Ако имате само стена,

без течност в нея, която да държи стената под напрежение,

имате малък влажен парцал.

Когато разглеждате пенис в напречно сечение,

той има много от белезите

на хидростатичен скелет.

Има централно пространство

от пореста еректална тъкан

която се запълва с течност -- в този случай кръв--

заобиколена със стена от тъкан,

която е богата на твърди структурни протеини, наречени колаген.

Но по времето, когато започнах този проект,

най-доброто обяснение, което можех да намеря за пенисната ерекция

бе, че стената заобиколяща тези порести тъкани,

и порестите тъкани, напълнени с кръв

и налягането нараства и ето ви! Става изправен.

Това ми обясни експанзията--

има смисъл: повече течности, получавате тъкани, които се разширяват,

но то всъщност не обяснява ерекцията.

Тъй като нямаше никакъв механизъм в това обяснение

за превръщане на тази структура в трудна за огъване.

Никой не е разглеждал систематично стенната тъкан.

Така че си помислих, стенната тъкан е важна при скелетите.

Тя трябва да бъде част от обяснението.

Това бе момента,

в който студентския ми съветник каза:

"Уао! Задръж. Забави."

Тъй като след около шест месеца говорейки за това,

мисля, че той най-накрая разбра

че аз бях наистина сериозна относно пениса.

(Смях)

Той ме предупреди.

Каза: "Бъди внимателна по този път.

Не съм сигурен, че този проект ще стане."

Защото той се страхуваше, че ще вляза в капан.

Снабдих социално неудобен въпрос

с отговор, който той смята,

че може да не е особено интересен.

Това е защото

всеки хидростатичен скелет,

който сме срещнали в природата до този момент,

има същите основни елементи.

Имаше централната течност,

имаше околната стена,

и подсилващите влакна в стената

бяха подредени в кръстосани спирали

около надлъжната ос на скелета.

Изображението зад мен

показва парче тъкан

в един от тези кръстосани спираловидни скелети

които са изрязани, така че да видите повърхността на стената.

Стрелката показва дългата ос.

Можете да видите два слоя от влакна,

един в синьо и един в жълто,

подредени под леви и десни ъгли.

Ако разгледате малка секция на влакна,

ще видите, че тези влакна се движат в спирали

около надлъжната ос на скелета--

нещо като китайски капан за пръсти,

където можете да си вкарате пръстите и те да се заклещят.

Тези скелети имат конкретен набор от поведения,

които ще ви демонстрирам във филм.

Това е модел скелет,

който направих от парче плат,

което обвих около надут балон.

Кърпата е изрязана по ръба.

Можете да видите, че влакната се обвиват в спирали,

и тези влакна могат да се преориентират, когато скелета се движи,

което означава, че скелетът е гъвкав.

То се удължава, скъсява и се огъва наистина лесно

поради вътрешни или външни сили.

Сега загрижеността на съветника ми

бе какво ще стане, ако пенисната стенна тъкан

е точно такава като на друг хидростатичен скелет.

Какво ще допринесете?

Какво ново ще допринесете

към познанията ни по биология?

помислих си: "Да, той наистина зададе добър въпрос."

Прекарах дълго, дълго време мислейки за това.

Едно нещо ме притесняваше,

и това е, че когато те функционират,

пенисите не се клатят.

(Смях)

Нещо интересно би трябвало да се случва.

Продължих, събрах стенна тъкан,

приготвих я, така че да е еректирала,

разрязах я, поставих я на слайдове

и след това я пъхнах под микроскоп за да погледна,

напълно очаквайки да видя скръстени спирали на колаген от някакъв вид.

Но вместо това видях това.

Има външен слой и вътрешен слой.

Стрелката показва дългата ос на скелета.

Бях наистина изненадана от това.

На всеки на който го показах,

беше наистина изненадан от това.

Защо беше всеки изненадан от това?

Това е защото знаехме теоретично,

че имаше друг начин

на подреждане на влакна в хидростатичен скелет

и това беше с нишки на нула градуса

и 90 градуса спрямо надлъжната ос на конструкцията.

Обаче, никой не бе го виждал в природата.

Сега аз го гледах пред мен.

Тези влакна в тази конкретна ориентация

придават на скелета много, много различно поведение.

Ще ви покажа модел

направен от същите материали.

Ще бъде направен от същото памучно парче,

същия балон, същото вътрешно налягане.

Но единствената разлика

е, че влакната са подредени по различен начин.

Ще видите, че за разлика от кръстосано спиралния модел,

този модел се съпротивлява на разширяване и свиване

и се съпротивлява на огъване.

Това, което ни позказва този модел

е, че стенните тъкани правят толкова повече

от само обхващане на васкуларните тъкани.

Те са неразделна част от пенисния скелет.

Ако стената около еректалната тъкан, не бе там,

ако тя не бе подсилена по този начин,

формата щеше да се промени

но надутия пенис не би се съпротивлявал на огъване,

и ерекцията просто няма как да работи.

Това е наблюдение с явни медицински приложения

при хората също,

но то е също така приложимо в широк смисъл, според мен,

за дизайна на протези, меки роботи,

по принцип всичко

където промените на формата и твърдостта са важни.

Да резюмираме:

Преди двадесет години

колежанският ми съветник ми каза,

когато отидох в колежа и казах:

"Ами интересувам се от анатомия"

те казаха: "Анатомията е умряла наука".

Той не можеше да е по-далеч от истината.

Наистина вярвам, че ние все още имаме много да научим

за нормалната структурата и функция на нашите тела.

Не само за тяхната генетика и молекулярна биология,

но тук в края на скалата.

Имаме ограничения във времето си.

Често се фокусираме върху една болест,

един модел, един проблем,

но опита ми подсказва,

че трябва да отделим време,

за да приложим идеи по принцип на системи

и просто да видим къде ще ни отведат.

В крайна сметка, ако идеи за безгръбначни скелети

могат да ни дадат прозрения

за репродуктивните системи на бозайниците,

може да има много други диви и продуктивни връзки

които се спотайват, чакайки само да бъдат открити.

Благодаря ви.

(Аплодисменти)