Diane Kelly: Co jsme nevěděli o anatomii penisu

S anatomií jsme ještě neskončili. Máme ohromné množství znalostí o genetice, proteomice a buněčné biologii, ale jak Diane Kelly objasňuje na TEDMED, některá základní fakta o lidském těle stále ještě poznáváme. Jeden příklad za všechny: Jak funguje erekce u savců?

Když jdu na večírek,

většinou lidem netrvá dlouho

přijít na to,

že jsem vědkyně, co se zabývá sexem.

A pak se mě začnou vyptávat.

A ty otázky většinou mají velmi specifickou podobu.

Začínají větou:

"Kamarád mi řekl,"

a končí větou:

"Je to pravda?"

A většinou

jsem ráda, že jim můžu poradit,

ale někdy musím říct:

"Je mi to opravdu líto,

ale nevím,

protože nejsem doktor přes tyhle věci."

Čili, nejsem lékařka,

jsem komparativní bioložka, co se zabývá anatomií.

A moje práce je sledovat různé druhy zvířat

a snažím se přijít na to, jak jejich tkáně a orgány fungují,

když je všechno v pořádku,

spíš než abych se snažila přijít na to,

jak spravit věci, které jsou v nepořádku,

jako u spousty z vás.

A hledám podobnosti a rozdíly

v řešeních, které se vyvinuly

pro základní biologické problémy.

Dnes jsem tu proto, abych se ohradila, že

to není v žádném případě

jenom nějaká akademická hříčka

pro pár vyvolených na univerzitách,

ale široká studie

napříč druhy, typy tkání a orgánů

což může zprostředkovat nový pohled

s přímými důsledky pro lidské zdraví.

A to platí jak pro můj nedávný projekt

o tom, jak se liší mozek mezi pohlavími,

tak pro mou vyspělejší práci

o anatomii a funkci penisu.

A teď už víte, proč jsem na večírcích tak zábavná.

(Smích)

Dnes Vám uvedu příklad

z mé studie o penisu,

abych Vám ukázala, jak znalost

získaná zkoumáním jednoho orgánového systému

nám pomohla pochopit uplně jiný.

Jsem přesvědčená že všichni z vás to už určitě vědí --

jenže jsem to musela minulý týden vysvětlit mému devítiletému dítěti --

penis je struktura sloužící k přenosu spermatu

od jednoho jedince k druhému.

A ten slajd za mnou

to je jen zlomek toho

jak moc rozmanité v živočišné říši jsou.

Existuje nespočet anatomických variant.

naleznete různé svalové trubice, modifikované končetiny a ploutve,

stejně jako topořivý masitý válec savců

který tak dobře všichni známe --

nebo přinejmenším polovina z Vás

(Smích)

A já si myslím, že to, že se setkáváme s tolika úžasnými variantami

je to, že je to velice efektivní řešení

úplně základního biologického problému,

a sice dostat sperma tam,

kde se setká s vajíčky a vytvoří zárodky.

Penis v podstatě není třeba pro oplodnění uvnitř těla

ale když už se interní oplodnění vyvine,

penis často následuje.

A otázka, kterou většinou dostávám, když začnu mluvit tady o tom, je:

"Jakto, že se o to tolik zajímáš?"

a odpověd zní -- kostra.

Nevěřili byste, kolik mají kostra a penis

společného.

A to proto, že máme tendenci kostru považovat

za pevnou a neohebnou soustavu,

která poskytuje rychlost a sílu.

Můj první průnik do biologického výzkumu,

zabývajíce se paleontologií ještě jakožto univerzitní student,

se opravdu nesl přesně v tomto duchu.

Ale v momentě, kdy jsem dokončovala doktorát z biomechaniky,

jsem hrozně chtěla najít dizertační projekt,

který by rozšířil naše znalosti kosterních funkcí.

Vyzkoušela jsem hromadu různých věcí.

Spousta z nich nikam nevedla.

Ale jednoho dne jsem začala přemýšlet

o penisech savců.

A ty mají opravdu zvláštní strukturu.

Předtím, než vůbec mohou být připraveny k vnítřnímu oplodnění,

jejich mechanické vlastnosti se musí změnit

a to velmi dramatickým stylem.

Většinu času je to flexibilní orgán.

Snadno se ohýbá.

Ale předtím, než je použit

během kopulace

musí ztvrdnout,

a musí být těžké jej ohnout.

A co víc...musí taky fungovat.

Reprodukční systém, který selže,

vyprodukuje jedince, který nemá žádné potomstvo,

a takový jedinec je rázem vyřazen z genofondu.

Tak jsem si pomyslela: "Tady máme problém,

který přímo volá po kosterním systému --

ne jako je tento,

ale jako je tady ten --

protože, z hlediska funkčnosti,

je kostra jakýkoliv systém,

který poskytuje podporu tkáním a přenáší síly.

A já už jsem věděla, že zvířata jako je tato žížala,

vlastně většina zvířat,

neposkytuje podporu tkáním tak,

že by jimi měla potažené kosti.

Místo toho jsou spíše jako zesílené balonky naplněné vodou.

Používají kostru, kterou nazýváme tzv. hydrostatickou kostrou.

Hydrostatická kostra

používá dva prvky.

Kosterní podpora vychází z interakce

mezi stlačenou tekutinou

a obklopující tkánovou stěnou

která je napnuta a zesílena pomocí fibrilárních (vláknitých) proteinů.

Tato interakce je klíčová.

bez těchto elementů nemáte žádnou podporu.

Když budete mít tekutinu

bez stěny, která by jí poskytovala podporu

a udržovala tlak,

tak dostanete jen louži.

A když budete mít jen tu stěnu,

bez tekutiny uvnitř, která by ji napínala,

tak dostanete jen malý mokrý hadr.

Když se podíváte na penis v průřezu,

tak nese spoustu znaků

hydrostatické kostry.

Obsahuje místo uprostřed složené

z houbovité erektivní tkáně

která je naplňována tekutinou -- v tomto případě krví --

obklopené stěnou tkáně,

která je bohatá na tuhý strukturální protein zvaný kolagen.

Ale v momentě, kdy jsem začala s tímto projektem,

nejlepší vysvětlení, které jsem dokázala najít pro erekci,

bylo, že se ta stěna obklopila houbovitou tkání,

a ta tkáň naplnila krví

a tlak vzrostl a voilá -- došlo k erekci.

To mi vysvětlovalo expanzi --

dávalo to smysl: více tekutiny, dostanete tkáň, která se rozpíná --

ale v to podstatě nevysvětlovalo samotnou erekci.

V tomto vysvětlení chyběl mechanismus,

který by celou strukturu činil těžko ohebnou.

Nikdo se do té doby ještě systematicky nezabýval tkáňovou stěnou.

Tak jsem si pomyslela, tkáňová stěna je důležitá pro kosterní soustavu.

Musí to být součást řešení.

A to byla ta chvíle,

kdy můj vedoucí práce řekl:

"Hohó! Zadrž. Zpomal."

Protože po 6 měsících, kdy jsem o tom neustále mluvila,

asi přišel na to,

že co se týká penisu, tak to myslím skutečně vážně.

(Smích)

Posadil si mě a upozornil mě.

Něco jako, "Měj se před tím na pozoru.

Nejsem si jistý, jestli z toho nakonec něco bude."

Protože měl pocit, že se řítím rovnou do pasti.

Vzala jsem na sebe společensky žinantní otázku

s odpovědí, kterou myslel, že

možná nebude nikterak zajímavá.

A to bylo proto,

že každá hydrostatická kostra,

se kterou jsme se doposud v přírodě setkali,

obsahovala ty samé základní prvky.

Centrální tekutinu,

stěnu, která ji obklopovala,

a v ní zpevňující vlákna

sestavená do zkřížených šroubovic

okolo podélné osy kostry.

Takže ten obrázek za mnou

ukazuje kousek tkáně

v jedné z těch zkřížených šroubovitých kosterních soustav

v řezu tak, že vidíte povrch stěny.

Ty šipky naznačují onu podélnou osu.

Vidíte dvě vrstvy vláken,

jednu modrou, druhou žlutou,

sestavené pod levo a pravostrannými úhly.

A pokud bychom se nedívali jenom na malý kousek těchto vláken,

viděli bychom, že se stáčejí do spirály

okolo delší kosterní osy --

podobně jako čínská pastička na prsty,

do které strčíte prst a ten se v ní zasekne.

A tyto kostry se vyznačují určitým chováním,

které Vám budu demonstrovat.

Toto je model kostry

kterou jsem vyrobila z kusu látky

a obalila jí nafouknutý balonek.

Látka je šikmo střižená.

Takže vidíte že vlákna se balí do spirál

a taková vlákna se mohou přeorientovat spolu s pohybem kostry

což znamená, že kostra je flexibilní.

Prodlužuje se, zkracuje a ohýbá opravdu snadno

v závislosti na vnitřních či vnějších silách.

A teď ta obava mého vedoucího:

co když ta tkánová stěna penisu

je úplně stejná jako kterákoliv jiná hydrostatická kostra.

Čím chcete přispět?

Čím novým chcete přispět

k naší znalosti biologie?

A já si pomyslela, "Jo, to je dobrá poznámka."

Přemýšlela jsem o tom dlouho a dlouho.

A jedna věc mě pořád hryzala,

a to, že když penis plní svoji funkci,

tak se nekroutí.

(Smích)

Takže se tam musí dít něco zajímavého.

Tak jsem se do toho pustila, sesbírala tkáně,

připravila tak, aby byly v erekci,

vypreparovala

a vrazila pod mikroskop

plná očekávání, že uvidím nějakou variaci na křížené šroubovice kolagenu.

Ale místo toho jsem uviděla tohle.

Tady je vnější vrstva a vnitřní vrstva.

Šipky znázorňují podélnou osu.

Byla jsem velmi překvapena.

Každý, komu jsem to ukázala

byl tímto velmi překvapený.

Proč tím byl každý překvapený?

Protože jsme teoreticky věděli,

že v hydrostatické kostře

jsou vlákna uspořádána jiným způsobem,

a to bylo s vlákny pod nulovým úhlem

a pravým úhlem k podélné ose dané struktury.

Jenže do té doby to nikdo v přírodě ještě neviděl.

A najednou já jsem se na něco takového dívala.

Taková vlákna s takovou konkrétní oriantací

dávají kostře velmi, velmi odlišné vlastnosti.

Ukáži Vám model

vyrobený z přesně těch samých materiálů.

Bude to vyrobeno z té samé bavlněné látky,

ten samý balonek, ten samý vnitřní tlak.

S jediným rozdílem,

že vlákna jsou uspořádána jinak.

a uvidíte, že narozdíl od toho spirálového modelu,

je tento model odolný k rozpínání a smršťování

a ohýbání.

To nám říká,

že stěnové tkáně dělají mnohem víc

než že jen kryjí tkáně cévní.

Jsou integrální součástí penisu.

Kdyby okolo erektivní tkáně nebyla stěna,

kdyby nebyla zesílena tímto způsobem,

ten tvar by se změnil,

ale zvětšený penis by byl náchylný k ohybu,

a erekce by jednoduše nefungovala.

Vychází to ze zřejmých medicínských pozorování

také v lidském těle,

ale platí to i v širším smyslu, tím myslím

návrh prostetických pomůcek, tzv. měkkých robotů,

v podstatě čehokoliv

kde je změna tvaru a tuhost důležitá.

Abych to shrnula:

před 20 lety,

mi univerzitní poradce řekl,

když jsem šla na vysokou, a řekla mu:

"Zajímám se o anatomii"

a on na to: "Anatomie je mrtvá věda."

Nemohl se mýlit víc.

Skutečně věřím, že se stále máme co učit

o normální struktuře a funkcích našich těl.

Ne jenom jejich genetika a molekulární biologie,

ale i tu část z masa a kostí.

Jsme limitování časem.

Často se soustředíme na jednu nemoc,

jeden model, jeden problém,

ale podle mé zkušenosti

bychom si měli udělat čas

a uplatňovat myšlenky šířeji mezi systémy

a sledovat, kam nás to až zavede.

Koneckonců, pokud nápad s bezobratlými kostrami

nám poskytne náhled na fungování

reprodukčního systému savců,

mohla by tam být spousta dalších slibných návazností,

které jen čekají na to, až budou objeveny.

Děkuji.

(Potlesk)