Diane Kelly: Czego nie wiedzieliśmy o anatomii penisa

Z anatomią jeszcze nie skończyliśmy. Mamy już ogromną wiedzę na temat genomiki, proteomiki oraz biologii komórkowej, jednak Diane Kelly na konferencji TEDMED udowadnia, że istnieją pewne podstawowe fakty na temat ludzkiego ciała, które dopiero powoli odkrywamy. Dobry przykład: jak działa erekcja u ssaków?

Kiedy chodzę na imprezy,

zwykle bardzo szybko

ludzie dowiadujš się,

że jestem naukowcem i zajmuję się seksem.

Wtedy zaczynajš się pytania.

Majš okrelony format.

Zaczynajš się od słów:

"Znajomy powiedział mi...",

a kończš:

"Czy to prawda?"

W większoci przypadków

na szczęcie mogę udzielić odpowiedzi,

ale czasami przyznaję:

"Przepraszam bardzo,

ale nie wiem,

bo jestem innym rodzajem doktora".

To znaczy: nie jestem lekarkš,

tylko biolożkš zajmujšcš się
anatomiš porównawczš.

Obserwuję różne gatunki zwierzšt

i badam, jak funkcjonujš
ich tkanki i organy

w normalnych warunkach,

ale nie zastanawiam się,

jak naprawić co, co jest nie tak,

jak to robi wielu z was.

Szukam więc różnic i podobieństw

w ewolucyjnych rozwišzaniach

problemów biologicznych.

Jestem tutaj, by dowieć,

że to zajęcie nie oznacza wcale

tajemnej pracy w wieży z koci słoniowej,

akademickiej izolacji.

Jest to rozległa dziedzina badań

obejmujšca gatunki,
typy tkanek i układy organów,

która może prowadzić do wniosków

majšcych bezporednie implikacje
dla zdrowia ludzkiego.

To odnosi się do mojego ostatniego projektu

dotyczšcego płci mózgu

oraz moich poważniejszych badań

dotyczšcych anatomii i funkcjonowania penisów.

Teraz rozumiecie,
dlaczego jestem duszš towarzystwa.

(miech)

Chciałabym przytoczyć przykład

z mojego badania dotyczšcego penisów,

aby pokazać, w jaki sposób

wiedza z badań na temat jednego układu

podsuwa wnioski na temat
zupełnie innego układu.

Jak wy pewnie od dawna wiecie,

a ja musiałam wyjanić to ostatnio
swojemu 9-letniemu dziecku,

penisy służš do przenoszenia spermy

od jednego osobnika do drugiego.

Slajd, który widać za mnš

zaledwie dotyka problemu

ich rozpowszechnienia wród zwierzšt.

Zróżnicowanie anatomiczne jest ogromne.

Istniejš umięnione przewody,
zmodyfikowane nogi czy płetwy,

jak i spotykany u ssaków mięsisty,
nadmuchiwany walec,

który wszyscy znamy,

a przynajmniej połowa z was zna.

(miech)

To ogromne zróżnicowanie bierze się stšd,

że to bardzo efektywne rozwišzanie

podstawowego problemu biologicznego,

czyli skierowania spermy tak,

by dotarła do komórek jajowych
i stworzyła zygoty.

W zasadzie penis nie jest konieczny
do zapłodnienia wewnętrznego,

ale w trakcie ewolucji takiego zapłodnienia

zwykle pojawiajš się penisy.

Gdy o tym mówię,
zwykle pojawia się pytanie:

''Co cię zaciekawiło w tym temacie?"

Odpowied to: szkielety.

Nigdy nie pomylelibycie,
że szkielety i penisy

majš ze sobš wiele wspólnego.

A to dlatego, że mylimy o szkieletach

jako sztywnych systemach dwigniowych,

które wytwarzajš prędkoć lub siłę.

Moje pierwsze dowiadczenia
w badaniach biologicznych,

kiedy studiowałam paleontologię i dinozaury,

były bezporednio zwišzane z tš tematykš.

Ale kiedy zaczęłam studiować biomechanikę,

szukałam do pracy magisterskiej materiału,

który poszerzyłby naszš wiedzę
na temat funkcji szkieletu.

Próbowałam różnych rzeczy.

Wiele z nich nie wypaliło.

Aż pewnego dnia zaczęłam myleć

o penisie ssaków.

To naprawdę dziwna konstrukcja.

Zanim zostanie użyty
do zapłodnienia wewnętrznego,

jego mechanika

musi ulec dramatycznej zmianie.

Zwykle to organ elastyczny.

Łatwo się gnie.

Ale zanim zostanie wykorzystany

podczas kopulacji

musi stać się sztywny,

trudny do zgięcia.

Co więcej, musi działać.

Wadliwy system rozrodczy powoduje,

że dany osobnik nie może mieć potomstwa

i zostaje wykluczony z puli genowej.

Pomylałam sobie: "Oto problem,

który woła o układ kostny".

Nie taki jak ten,

ale taki,

bo z praktycznego punktu widzenia

szkielet to system,

który podtrzymuje tkankę i przewodzi siłę.

A u zwierzęt takich jak ta dżdżownica,

jak u większoć zwierzšt,

tkanki nie sš podtrzymywane

za pomocš koci.

Przypominajš raczej
wzmocnione balony wodne.

Majš tak zwany szkielet hydrostatyczny.

Szkielet hydrostatyczny

opiera się na dwóch elementach.

Funkcja podpierajšca szkieletu
wynika z interakcji

między sprężonym płynem

a otaczajšcš cianš tkanki,

trzymanš w napięciu i wzmacnianš
przez włókniste białka.

Ta interakcja jest kluczowa.

Bez współdziałania obu czynników
nie ma podpory.

Jeli mamy ciecz

bez ciany, która jš otacza

i utrzymuje cinienie,

otrzymujemy co na kształt kałuży.

A jeli mamy pustš ciankę

bez utrzymujšcego jš w napięciu płynu,

otrzymujemy mokrš cierkę.

Jeli spojrzymy na przekrój penisa,

ujrzymy wiele cech

szkieletu hydrostatycznego.

W centrum wypełniony jest

gšbkowatš, uczestniczšcš w erekcji tkankš,

która wypełnia się płynem,
w tym przypadku krwiš,

otoczonš ciankš tkankowš,

bogatš w sztywne białko strukturalne
zwane kolagenem.

Na poczštku projektu

najlepszym wyjanieniem erekcji,
jakie znalazłam,

było to, że ciankę otacza
gšbczasta tkanka,

która wypełnia się krwiš,

wzrasta cinienie
i penis staje się sztywny.

To tłumaczyło też powiększanie się

i miało sens: więcej płynu,
tkanki się rozcišgajš,

ale w zasadzie nie wyjaniało to erekcji.

To wyjanienie nie uwzględnia mechanizmu,

który powoduje,
że cała struktura staje się twarda.

Nie istniały systematyczne badania
tkanki cianek.

Wydawała mi się ona istotna dla szkieletu.

Musiała więc być częciš wyjanienia.

W tym momencie

mój opiekun naukowy powiedział:

"Czekaj! Nie tak szybko!"

Słuchajšc mojego gadania przez 6 miesięcy

chyba wreszcie zrozumiał,

że serio podchodzę do penisa.

(miech)

Kazał mi usišć i ostrzegł.

"Uważaj z tym.

Ten projekt raczej nie ma szans"

Bał się, że wpadnę w pułapkę.

Brałam na warsztat
krępujšcš społecznie kwestię,

próbujšc udzielić odpowiedzi,

która nikogo zbytnio nie zainteresuje.

A to dlatego,

że szkielety hydrostatyczne,

który do tej pory
odnajdowalimy w przyrodzie,

miały te same podstawowe elementy.

Wypełniajšcy centrum płyn,

otaczajšca cianka

oraz wzmacniajšce ciankę włókna,

układajšce się w krzyżujšce się helisy

wzdłuż długiej osi szkieletu.

Obraz za mnš przedstawia

fragment tkanki w tego typu szkielecie

z przecinajšcymi się helisami,

wycięty tak, że widać powierzchnię cianki.

Strzałka wskazuje na długš o.

Widzicie włanie dwie warstwy włókien,

jednš niebieskš, a drugš żółtš,

ułożone w skierowane na lewo i prawo kšty.

Widać tylko mały wycinek włókien,

ale w szerszej perspektywie tworzš one helisy

wzdłuż długiej osi szkieletu,

co jak mechanizm zasysajšcy,

do którego łatwo co włożyć,
ale nie wycišgnšć.

Te szkielety zachowujš się
w pewien okrelony sposób,

co przedstawię na przykładzie tego filmu.

Oto model szkieletu,

który wykonałam z kawałka materiału

owiniętego wokół nadmuchanego balonu.

Materiał został przecięty ukonie.

Widzicie, jak włókna oplatajš helisy

i mogš zmieniać ułożenie,
kiedy szkielet się porusza.

Więc szkielet jest elastyczny.

Wydłuża się, skraca i łatwo się gnie,

w odpowiedzi na siły
wewnętrzne i zewnętrzne.

Mój promotor obawiał się,

że tkanka cianki penisa
okaże się taka sama

jak w każdym szkielecie hydrostatycznym.

"Co nowego wniesiesz?

Co nowego wniesiesz

do wiedzy na temat biologii?"

Pomylałam wtedy, że ma rację.

Spędziłam wiele czasu rozmylajšc o tym.

Jedna rzecz mnie dręczyła,

mianowicie, że sprawne penisy się nie trzęsš.

mianowicie, że sprawne penisy się nie trzęsš.

(miech)

Więc musi zachodzić tam co ciekawego.

Pobrałam tkankę ze cianki,

spreparowałam jš tak, by była sztywna,

podzieliłam na częci, umieciłam na szkiełkach,

a następnie przyjrzałam się jej pod mikroskopem.

Oczekiwałam rodzaju splštanych helis kolagenowych.

Ale zobaczyłam to.

Istnieje warstwa zewnętrzna i wewnętrzna.

Strzałka wskazuje na pionowš o szkieletu.

Bardzo mnie to zaskoczyło.

Wszyscy, którym to pokazałam

byli bardzo zaskoczeni.

Dlaczego tak to wszystkich dziwiło?

Otóż teoretycznie wiedzielimy,

że istnieje inny sposób

ułożenia włókien w szkielecie hydrostatycznym,

mianowicie pod kštem zera stopni

i 90 stopni w stosunku do pionowej osi struktury.

Tyle że nikt dotšd nic takiego nie widział.

A ja włanie na to patrzyłam.

Włókna leżšce w takiej konfiguracji

nadajš szkieletowi zupełnie inne właciwoci.

Teraz pokażę model

wykonany z dokładnie takich samych materiałów.

Zrobiono go z takiej samej bawełny,

z tego samego balona, przy tym samym cinieniu.

Jedyna różnica polega na tym,

że włókna sš inaczej ułożone.

W przeciwieństwie do skrzyżowanego modelu helisowego,

ten model jest odporny na rozszerzanie i kurczenie

oraz zginanie.

Z tego wynika,

że tkanki ciankowe spełniajš o wiele ważniejszš funkcję

niż tylko zasłanianie tkanek naczyniowych.

Sš one integralnš częciš szkieletu penisa.

Bez cianki wokół tkanki odpowiedzialnej za erekcję,

bez tego wzmocnienia,

kształt zmieniłby się,

ale powiększony penis nie byłby odporny na zgięcia

i nie doszłoby do erekcji.

Ta obserwacja niesie oczywiste implikacje medyczne

również dla ludzi,

ale jest również istotna w szerszym sensie,

np. w projektowaniu protez, prostych robotów,

praktycznie wszystkiego,

przy czym zmiany kształtu oraz elastycznoci sš istotne.

Podsumowujšc:

dwadziecia lat temu

mój opiekun naukowy powiedział mi,

kiedy poszłam na studia i owiadczyłam,

że interesuję się anatomiš,

że "anatomia to martwa nauka".

Nie mógł bardziej się mylić.

Uważam, że jeszcze wiele możemy się nauczyć

o zwyczajnej budowie i funkcjach naszego ciała.

Nie tylko o genetyce i biologii molekularnej,

ale także na tematy bliższe ciału.

Nasz czas jest ograniczony.

Bardzo często skupiamy się na jednej chorobie,

jednym modelu, jednym problemie,

ale dowiadczenie pokazuje,

że powinnimy starać się

wykorzystywać dokonania jednej nauki w drugiej

i obserwować, do czego nas to zaprowadzi.

Poza tym, jeli odkrycia dotyczšce bezkręgowców

mogš nam pomóc zrozumieć

system rozrodczy u ssaków,

możliwe, że istnieje dużo więcej takich powišzań,

czekajšcych, aż kto je odkryje.

Dziękuję.

(aplauz)