Диана Келли: Что мы не знали об анатомии пенисов

Мы ещё не закончили с анатомией. Мы знаем огромное количество всего о геномике, протеомике и клеточной биологии, но, как Диана Келли показывает на конференции TEDMED, есть основополагающие факты о человеческом теле, которые мы все ещё изучаем. Например: Как работает эрекция у млекопитающих?

Когда я хожу на вечеринки,

то обычно проходит немного времени,

чтобы люди обнаружили,

что я — врач, изучающий секс.

И начинаются ко мне вопросы.

И обычно вопросы имеют типичную формулировку.

Они начинаются фразой:

«Друг мне сказал...»,

и заканчиваются словами:

«Это правда?»

И в большинстве случаев я рада,

что могу ответить на эти вопросы,

но иногда мне приходится признать:

«Мне жаль, правда,

но я не знаю,

потому что я доктор другого рода».

Да, дело в том, что я не врач-практик,

я занимаюсь сравнительной биологией и изучаю анатомию.

Моя работа заключена в том, чтобы изучать много разных видов животных

и пытаться понять, как их ткани и органы работают,

когда у них всё хорошо,

а не разбираться,

как починить что-то, когда оно сломалось,

как ломается у многих из вас.

Я ищу схожести и отличия в вариантах решений,

которые они развили для решения

фундаментальных биологических задач.

И сегодня я расскажу,

что эти проблемы

не высосаны из пальца

в наших университетах,

а наоборот, обширное изучение живых видов,

типов тканей и систем в организмах,

может породить идеи,

имеющие прямое влияние на здоровье людей.

Это верно как для моего недавнего проекта

о различиях работы мозга в зависимости от пола,

и для моего более зрелого исследования

об анатомии и функции пенисов.

И теперь вы понимаете, почему со мной так весело на вечеринках.

(Смех)

Итак, я сегодня приведу пример,

взятый из моего исследования пенисов,

чтобы показать, как знание,

полученное в процессе изучения одного органа,

даёт ростки идей для совершенно других открытий.

Как все вы в зале уже знаете —

мне пришлось объяснять это моему отпрыску на прошлой неделе —

пенис — устройство, которое переносит

сперму от одного индивидуума к другому.

Слайд позади меня

только поверхностно отражает,

насколько широко они распространены у животных.

Их разновидностей бесчисленное количество.

Можно найти мышечные трубки, видоизменённые ноги, модифицированные плавники,

в также бескостные надуваемые цилиндры млекопитающих,

с которыми мы все с вами знакомы,

ну, или половина из вас знакома.

(Смех)

Мне кажется, что мы имеем такое количество разновидностей,

потому что это наиболее эффективное решение

для очень простой, но важной биологической проблемы,

которая состоит в доставке сперматозоида

к месту встречи с яйцеклеткой и образования зиготы.

Да, и пенис не нужен для внутреннего оплодотворения,

но когда внутреннее оплодотворение эволюционирует,

часто появляются и пенисы.

Самый частый вопрос ко мне, когда я начинаю рассказывать что-то, такой:

«Что заставило вас заинтересоваться этим вопросом?»

А ответ такой — скелеты.

Вы вряд ли думаете, что скелеты и пенисы

имеют очень много общего между собой.

А это потому, что мы привыкли думать о скелетах

как о системе жёстких рычагов,

которые отвечают за силу и скорость.

И моё первое вторжение в биологическое исследование,

ещё изучавшей палеонтологию динозавров студенткой,

было связано напрямую с вопросами скелетов.

Но, поступив в аспирантуру на биомеханику,

я очень хотела найти тему диссертации,

которая бы расширила наши знания о функции скелета.

Я попробовала много всего разного.

Многое не прижилось.

Но однажды я начала задумываться

о пенисах млекопитающих.

Это, действительно, очень странная штуковина.

Перед использованием для внутреннего оплодотворения,

механика его поведения

должна кардинально измениться.

Большую часть времени это гибкий орган.

Он легко гнётся.

Но перед началом его использования

во время совокупления,

он должен стать жёстким,

чтобы его нельзя было согнуть.

А к тому же он должен работать.

Половая система, которая не функционирует,

производит особь, не имеющую потомства,

а такая особь следовательно выбрасывается прочь из генофонда.

И я подумала: «Вот есть проблема,

которая буквально взывает к системе скелета,

не такой как эта,

а как вот эта —

потому что функционально скелет —

это любая система,

которая поддерживает ткани и передаёт силу.

И я уже тогда знала, что животные, как этот земляной червь,

правда, многие животные,

не поддерживают свои ткани

путём насаживания их на кости.

Вместо этого они больше напоминают укреплённые шарики с водой.

Они пользуются скелетами, которые мы называем гидростатичными.

Гидростатичный скелет

состоит из двух элементов.

Поддержка, как от скелета, происходит за счёт взаимодействия

жидкости под давлением внутри

и окружающей эту жидкость стенок тканей,

которые находятся в тонусе и укрепляются фибропротеинами.

Это взаимодействие жизненно важно.

Если одного из этих составляющих не будет, не будет поддержки.

Если есть жидкость,

но нет стенок вокруг неё,

чтобы поддерживать давление в жидкости,

то получится лужа.

А если есть только стенка, но без жидкости,

которая своим давлением натягивает стенку,

то получится маленькая мокрая тряпочка.

Если посмотреть на пенис в разрезе,

то в нём множество признаков

гидростатичного скелета.

В нем есть центральная часть

губкообразной эректильной ткани,

которая наполняется жидкостью — в нашем случае кровью —

окружённой стенками ткани органа,

который богат жёстким по структуре белком, называемым коллаген.

Но когда я начинала это исследование,

лучшим объяснением, которая я могла найти для эрекции пениса,

было, что стенки окружают губчатую ткань,

губчатая ткань наполняется кровью,

давление возрастает и вуаля! Он встал!

Это объяснило мне увеличение размера.

Логично: больше жидкости — ткани расширяются,

но это не объясняло процесс эрекции.

В этом объяснении не было ничего о механизме

отвердевания органа до степени невозможности согнуть его.

И никто не вглядывался в стенки тканей.

Поэтому я подумала, что стенка тканей важна для скелетов.

В ней должна быть скрыта часть объяснения.

И как раз на этом этапе

мой куратор сказал:

«О! Притормози! Помедленнее»

Наверное, после моих разговоров на эту тему в течение шести месяцев,

я думаю, он наконец понял,

что я очень серьёзно настроена в отношении пенисов.

(Смех)

Итак, он усадил меня и предупредил:

«Будь осторожна на этом пути.

Я не уверен, что этот проект срастётся».

Он беспокоился, что я попаду в ловушку.

Я взваливала на себя занятие общественно стыдным вопросом,

ответ на который, как он думал,

может быть совершенно неинтересным.

И всё потому что

у всех гидростатичных скелетов,

которые мы нашли в природе до того момента,

есть одни и те же элементы.

Есть жидкость в центре,

окружающая стенка,

укрепляющие волокна в стенке,

собранные в пересекающиеся спирали

вокруг длинной оси скелета.

На картинке за мной

показан кусок ткани органа одного из таких

пересекающихся спиральных скелетов,

разрезанный так, что вы видите поверхность стенки.

Стрелкой показана ось.

Видны два слоя тканей,

один синим, а второй жёлтым,

которые располагаются под левым и правым углами.

И если бы мы не смотрели на только маленькую часть этой ткани, то увидели бы,

что эти ткани продолжаются спирально

вокруг длинной оси скелета —

что-то вроде китайской ловушки для пальцев,

когда вы засовываете пальцы внутрь, а они сразу застряли.

Эти скелеты имеют очень определённый набор действий,

который я продемонстрирую в фильме.

Это модель скелета,

которую я сделала из куска материала,

натянутого на надутый шарик.

Материал имеет срезы под косым углом.

Как видно, волокна закручиваются спирально,

и они могут переориентироваться, если скелет движется,

что приводит к гибкости скелета.

В ответ на внутреннее или внешнее воздействие

он очень легко удлиняется, укорачивается и гнётся.

Беспокойство моего куратора

касалось ткани стенки пениса —

вдруг она такая же, как и во всех других гидростатичных скелетах.

Что же ты тогда принесёшь нового?

Какое новое знание ты дашь

нам в области биологии?

И я подумала: «Да, в его словах есть здравая мысль».

Я потратила много-много времени, раздумывая над этим.

И одна вещь меня продолжала беспокоить:

когда пенисы функционируют,

они не ёрзают.

(Смех)

Следовательно, что-то там было интересное.

И я двинулась вперёд: собрала ткани стенок органа,

подготовила, чтобы пенис встал,

разрезала его и положила на стёклышки,

а потом засунула под микроскоп, чтобы рассмотреть,

заранее ожидая увидеть спиральные нити коллагена в разных вариациях.

Но вместо этого я увидела это.

Это внешний слой и внутренний слой.

Стрелка показывает продольную ось скелета.

Я была очень удивлена.

Все, кому я это показала,

тоже удивились.

А почему все были удивлены?

А потому, что мы теоретически знали,

что может быть другой способ

распределения тканей в гидростатичном скелете,

когда нити тканей расположены под нулевым углом

или под углом в 90 градусов относительно продольной оси структуры.

Но загвоздка в том, что никто до сего момента в природе этого не наблюдал.

А я вот смотрю на такой образец.

Эти волокна в этой определённой раскладке

дают скелету очень, ну, совершенно другую механику.

Я покажу вам модель,

сделанную из точно такого же материала.

Итак, сделано из такого же куска хлопка,

такой же надувной шарик, такое же давление внутри.

Но одно отличие:

волокна в материале расположены по-другому.

И вы видите, что в отличие от спирального расположения волокон,

эта модель сопротивляется расширению и сжатию,

сопротивляется сгибанию.

И нам это даёт вот что:

стенки тканей органа заняты гораздо бо́льшим,

чем просто покрытием стенок сосудов.

Они являются наиважнейшей частью скелета пениса.

Если бы стенки вокруг эректильной ткани не было,

если бы стенка не была устроена именно так,

то изменилась бы форма,

возбуждённый пенис не сопротивлялся бы сгибанию,

и эрекция бы просто не срабатывала.

Это моё наблюдение имеет

непосредственное применение в медицине,

но применимо и в широком смысле —

в дизайне протезов, мягких роботов,

в общем, ко всему, где изменение формы

и жёсткость каркаса структуры важны.

В итоге:

двадцать лет назад

куратор в колледже сказал мне,

когда я пришла и сообщила,

что мне интересна анатомия:

«Анатомия — это мёртвая наука».

Но как он жутко ошибался.

Я верю, что нам ещё есть что изучать

о здоровых устройствах и их работе в наших телах.

Не только на уровне генетики или молекулярной биологии,

но вот здесь, на уровне мясных тканей.

У нас есть лимит времени.

Мы часто фокусируемся на одной болезни,

на одной модели, одной проблеме,

но мой опыт подсказывает,

что сто́ит тратить время,

чтобы применять идеи широко и на разные системы,

а потом смотреть, куда нас это выведет.

И в заключение, если идеи о скелете беспозвоночных

могут дать нам озарение

о репродуктивной системе млекопитающих,

то могут быть и другие продуктивные взаимосвязи,

прячущиеся где-то и ожидающие, пока их найдут.

Спасибо.

(Аплодисменты)