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TEDMED 2012

Diane Kelly: What we didn't know about penis anatomy

ダイアン・ケリー「知られざるペニスの解剖学」

April 11, 2012

解剖学は終わった訳ではありません。 ゲノム、プロテオミクス、それに細胞生物学の研究はとても進んでいます、しかし、 TEDMEDにおいてダイアン・ケリーは身体の基本的な部分にすら未だ知られていないことがあるのだと提唱します。例題「哺乳類の勃起はどのようにおこるのでしょうか?」

Diane Kelly - Biologist
Diane Kelly studies vertebrate anatomy, in particular the connection between the design and the function of reproductive organs. Full bio

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Double-click the English subtitles below to play the video.
When I go to parties,
私がパーティーに行けば
00:15
it doesn't usually take very long
セックスを研究する
00:16
for people to find out
科学者であることが
00:18
that I'm a scientist and I study sex.
すぐにばれてしまいます
00:19
And then I get asked questions.
すると色々と質問が
飛んでくるわけなんですが
00:22
And the questions usually have a very particular format.
これには特定の
パターンがあるようです
00:27
They start with the phrase,
質問はこう始まります
00:30
"A friend told me,"
「友達から聞いたんですけど...」
00:32
and then they end with the phrase,
質問の終わりはこうです
00:34
"Is this true?"
「本当なんですか?」
00:35
And most of the time
幸いにもほとんどの
00:37
I'm glad to say that I can answer them,
質問にはお答えできますが
00:39
but sometimes I have to say,
お答えできないこともあります
00:41
"I'm really sorry,
「申し訳ありません
それは私の研究分野ではないんです」と
00:43
but I don't know
「申し訳ありません
それは私の研究分野ではないんです」と
00:44
because I'm not that kind of a doctor."
言わざるを得ない時もあります
00:45
That is, I'm not a clinician,
私は臨床医ではなく
00:48
I'm a comparative biologist who studies anatomy.
解剖学を研究する
比較生物学者です
00:50
And my job is to look at lots of different species of animals
私は様々な動物を観察しながら
00:53
and try to figure out how their tissues and organs work
正常な組織や器官の
働きを研究しているのです
00:56
when everything's going right,
ですから問題が起きた時の
00:59
rather than trying to figure out
解決策を探る臨床医とは
01:01
how to fix things when they go wrong,
やってることが
01:03
like so many of you.
少し違います
01:04
And what I do is I look for similarities and differences
生物学上の簡単な問題に対する
01:05
in the solutions that they've evolved
解決策の中の類似点と相似点を
01:08
for fundamental biological problems.
探っているのです
01:10
So today I'm here to argue
さて 本日
ここでお伝えしたいのは
01:12
that this is not at all
このような営みは研究者の
01:13
an esoteric Ivory Tower activity
専売特許ではないことと
01:17
that we find at our universities,
より幅広い動物の
01:19
but that broad study
種族 組織 器官系を
01:21
across species, tissue types and organ systems
研究することで得られる見識は
01:23
can produce insights
私たち人類全員の健康と
01:25
that have direct implications for human health.
密接に関わっている
ということです
01:27
And this is true both of my recent project
このことは最近行った
性別による脳の違いの研究と
01:31
on sex differences in the brain,
ペニスの機能・解剖学の研究の
01:33
and my more mature work
両方において正しいことが
01:35
on the anatomy and function of penises.
証明されています
01:37
And now you know why I'm fun at parties.
私のパーティー好きの
理由がおわかりですね
01:39
(Laughter)
(笑)
01:42
So today I'm going to give you an example
さて 本日は
私のペニスの研究から
01:43
drawn from my penis study
一例を紹介して
01:45
to show you how knowledge
ある器官系から得られた
01:47
drawn from studies of one organ system
情報が異なる領域に
01:49
provided insights into a very different one.
どのように情報を
提供し得るかご説明します
01:50
Now I'm sure as everyone in the audience already knows --
皆さんはご存じだと思いますが
9歳の息子は
01:53
I did have to explain it to my nine-year-old late last week --
ペニスのことをよくは
知らなかったので説明をしました
01:56
penises are structures that transfer sperm
ペニスとは精液をある個体から
02:00
from one individual to another.
別の個体に
送り込むためのものだと
02:04
And the slide behind me
後ろのスライドは
02:05
barely scratches the surface
動物界で見られるペニスの
02:07
of how widespread they are in animals.
ほんの一例です
02:08
There's an enormous amount of anatomical variation.
動物界のペニスは
本当に多種多様で
02:10
You find muscular tubes, modified legs, modified fins,
筋肉管 足 ひれが
変形したものもありますし
02:12
as well as the mammalian fleshy, inflatable cylinder
哺乳類のものは膨張する
肉のような管状器官です
02:16
that we're all familiar with --
もちろん皆さん…
02:20
or at least half of you are.
少なくとも半数の方は
ご存じだと思います
02:22
(Laughter)
(笑)
02:24
And I think we see this tremendous variation
こんなにも多くの
種類があるのは
02:26
because it's a really effective solution
生物学上の基本的な問題を
02:29
to a very basic biological problem,
効果的に解決するためです
02:32
and that is getting sperm in a position
つまり 精子を
卵子に到達させて
02:34
to meet up with eggs and form zygotes.
受精卵を作るためです
02:37
Now the penis isn't actually required for internal fertiliztion,
実は体内受精に
ペニスは必要ありません
02:39
but when internal fertilization evolves,
逆に体内受精の進化に伴って
02:43
penises often follow.
ペニスが誕生したのです
02:46
And the question I get when I start talking about this most often is,
この話をすると
いつも聞かれるんです
02:48
"What made you interested in this subject?"
「なんで興味を
持たれたんですか?」
02:52
And the answer is skeletons.
その答えは「骨」です
02:55
You wouldn't think that skeletons and penises
骨とペニスが密接に
02:59
have very much to do with one another.
関連しているとは
普通は思いませんよね
03:02
And that's because we tend to think of skeletons
ですから 骨なんていうのは
03:03
as stiff lever systems
速度や力を生み出すための
03:06
that produce speed or power.
単なるカチカチの
レバーと思われがちです
03:07
And my first forays into biological research,
私が初めて携わった
生物学の研究は
03:09
doing dinosaur paleontology as an undergraduate,
学部時代に行った
恐竜化石学でした
03:12
were really squarely in that realm.
生物学の分野では
非常にまともなものでした
03:15
But when I went to graduate school to study biomechanics,
しかし生物力学を学ぼうと
大学院へ進むと
03:17
I really wanted to find a dissertation project
骨の機能についての
知を深められる
03:20
that would expand our knowledge of skeletal function.
プロジェクトテーマを
見つけたくなりました
03:22
I tried a bunch of different stuff.
色々と試しましたが
03:25
A lot of it didn't pan out.
ほとんど実りはありませんでした
03:27
But then one day I started thinking
しかし ある日 哺乳類の
03:29
about the mammalian penis.
ペニスはどうかと考えました
03:31
And it's really an odd sort of structure.
なんと言っても特異的な
構造をしていますから
03:32
Before it can be used for internal fertilization,
体内受精に使用される前に
03:36
its mechanical behavior has to change
力学的挙動になにか
03:39
in a really dramatic fashion.
壮大な変化があったはずです
03:41
Most of the time it's a flexible organ.
歴史的に見れば
柔軟で曲がりやすい
03:42
It's easy to bend.
器官でした
03:45
But before it's brought into use
しかし 性交渉に
使用される際は
03:46
during copulation
硬直して
03:48
it has to become rigid,
簡単には曲がらないように
03:50
it has to become difficult to bend.
ならなくてはいけません
03:51
And moreover, it has to work.
もちろん正常に
機能する必要もあります
03:53
A reproductive system that fails to function
生殖機能が不順な個体には
03:55
produces an individual that has no offspring,
子孫ができないため
03:58
and that individual is then kicked out of the gene pool.
遺伝子プールから
排他されてしまいます
04:01
And so I thought, "Here's a problem
そこで考えました
04:05
that just cries out for a skeletal system --
「骨が問題を提起しているんだ」
04:07
not one like this one,
このような骨ではなく
04:10
but one like this one --
こちらの類の骨格です
04:13
because, functionally,
組織を支え 力を伝えるものは
全て機能的には
04:17
a skeleton is any system
組織を支え 力を伝えるものは
全て機能的には
04:19
that supports tissue and transmits forces.
骨格と呼ぶことができるからです
04:21
And I already knew that animals like this earthworm,
ミミズのような動物は大抵
04:24
indeed most animals,
骨格にもたれかからずに
04:26
don't support their tissues
身体を支えていることは
04:27
by draping them over bones.
既に知っていました
04:29
Instead they're more like reinforced water balloons.
その代りに身体は
補強水風船みたいになっており
04:30
They use a skeleton that we call a hydrostatic skeleton.
これを静水力学的骨格と
呼んでいます
04:33
And a hydrostatic skeleton
静水力学的骨格には
04:37
uses two elements.
二つの要素が必要です
04:39
The skeletal support comes from an interaction
加圧流体と
04:41
between a pressurized fluid
それを覆う壁の部分です
04:43
and a surrounding wall of tissue
これに線維状タンパク質が
加わり堅さが生まれます
04:45
that's held in tension and reinforced with fibrous proteins.
これに線維状タンパク質が
加わり堅さが生まれます
04:47
And the interaction is crucial.
この相互作用が最重要であり
04:51
Without both elements you have no support.
二つ揃って初めて
サポートが得られます
04:53
If you have fluid
体液だけがあっても
04:57
with no wall to surround it
これを囲う壁がなければ
04:58
and keep pressure up,
圧力は上がり続けて
05:00
you have a puddle.
ただの水たまりに
なってしまいますし
05:01
And if you have just the wall
壁だけでは
05:03
with no fluid inside of it to put the wall in tension,
水圧がなくなりますから
05:05
you've got a little wet rag.
小さなボロ切れしか残りません
05:07
When you look at a penis in cross section,
ペニスの断面図を見てみると
05:09
it has a lot of the hallmarks
静水力学的骨格の特徴が
05:12
of a hydrostatic skeleton.
よくわかります
05:14
It has a central space
中心部は
05:16
of spongy erectile tissue
勃起性の海綿状組織であり
05:18
that fills with fluid -- in this case blood --
血という液体で
満たされています
05:19
surrounded by a wall of tissue
更にコラーゲンという硬い
05:22
that's rich in a stiff structural protein called collagen.
構造タンパク質が豊富な
壁で覆われています
05:24
But at the time when I started this project,
しかし このプロジェクトを
始めた当時は
05:28
the best explanation I could find for penal erection
ペニスの勃起について
最も筋の通った説明と言えば
05:31
was that the wall surrounded these spongy tissues,
海綿状組織とそれを覆う
周辺組織の中にある
05:34
and the spongy tissues filled with blood
血液が圧迫されることで
05:38
and pressure rose and voila! it became erect.
ジャジャーン!
勃起するというものでした
05:40
And that explained to me expansion --
膨張現象については
これで説明できます
05:43
made sense: more fluid, you get tissues that expand --
血液が流入し
組織が膨らむんです
05:47
but it didn't actually explain erection.
しかし 勃起の完全な
説明とはいきませんでした
05:51
Because there was no mechanism in this explanation
というのも
曲げるのが困難になる
05:54
for making this structure hard to bend.
メカニズムの説明は
含まれていなかったのです
05:58
And no one had systematically looked at the wall tissue.
周辺組織の体系的観察も
されていませんでした
06:01
So I thought, wall tissue's important in skeletons.
そこで この壁が謎を解くための
06:03
It has to be part of the explanation.
重要な鍵だと考えたのです
06:06
And this was the point
ちょうどその頃
06:08
at which my graduate adviser said,
大学院のアドバイザーに
言われました
06:11
"Whoa! Hold on. Slow down."
「ちょちょっと待て!
落ち着くんだ」
06:13
Because after about six months of me talking about this,
私がプロジェクトのことを
半年も話し続けるうちに
06:17
I think he finally figured out
彼は気づいたのでした
06:20
that I was really serious about the penis thing.
私が真剣にペニスについて
考えていることを
06:21
(Laughter)
(笑)
06:24
So he sat me down, and he warned me.
彼は警告をくれました
06:27
He was like, "Be careful going down this path.
「この道を進むなら気をつけろよ
06:30
I'm not sure this project's going to pan out."
成功する保証はないぞ」
06:32
Because he was afraid I was walking into a trap.
道を踏み外してしまうのではと
心配をしてくれたのです
06:34
I was taking on a socially embarrassing question
世間一般では気恥ずかしいと
考えられているこの問題に対する
06:37
with an answer that he thought
私の出した回答が彼には
06:42
might not be particularly interesting.
とりわけ興味深く
思えなかったのです
06:44
And that was because
その理由とは
06:47
every hydrostatic skeleton
当時 自然界で
発見されていた
06:48
that we had found in nature up to that point
静水力学的骨格は全て
06:50
had the same basic elements.
基本的には
同じだったからです
06:52
It had the central fluid,
中心に液体があり
06:53
it had the surrounding wall,
それを覆う壁があるのです
06:55
and the reinforcing fibers in the wall
壁の内部には軸があり
06:56
were arranged in crossed helices
この周囲を交わり合う繊維の
07:00
around the long axis of the skeleton.
螺旋が走っているというものです
07:02
So the image behind me
後ろの画像は
07:04
shows a piece of tissue
交差する螺旋状の骨格組織の
一部を写したものです
07:05
in one of these cross helical skeletons
交差する螺旋状の骨格組織の
一部を写したものです
07:07
cut so that you're looking at the surface of the wall.
表面が見えるよう
スライスしてあります
07:09
The arrow shows you the long axis.
矢印は中心軸です
07:12
And you can see two layers of fibers,
青色と黄色で色づけされた
07:13
one in blue and one in yellow,
二重の層の配列は均等に
07:15
arranged in left-handed and right-handed angles.
並んでいることが伺えますね
07:17
And if you weren't just looking at a little section of the fibers,
繊維の断面を観察しなければ
07:20
those fibers would be going in helices
軸を中心とした
07:22
around the long axis of the skeleton --
単なる螺旋に
終わっていました
07:25
something like a Chinese finger trap,
ちょうど指を入れると
抜けなくなる
07:26
where you stick your fingers in and they get stuck.
中国式フィンガートラップの
柄に似ています
07:28
And these skeletons have a particular set of behaviors,
この骨格構造には
特異な行動が見られます
07:30
which I'm going to demonstrate in a film.
それを今からお見せします
07:33
It's a model skeleton
これは風船を
07:36
that I made out of a piece of cloth
布で覆って作った
07:37
that I wrapped around an inflated balloon.
螺旋状繊維の模型です
07:39
The cloth's cut on the bias.
布には斜めに
切り込みが入っています
07:41
So you can see that the fibers wrap in helices,
螺旋状に包まれているところが
見えますね
07:43
and those fibers can reorient as the skeleton moves,
繊維は骨格の動きに
合せて再配向しており
07:46
which means the skeleton's flexible.
柔軟性がありますね
07:50
It lengthens, shortens and bends really easily
内外からの力に順応する形で
07:52
in response to internal or external forces.
伸びたり 縮んだり
曲がったりします
07:54
Now my adviser's concern
私のアドバイザーは
「ペニスの壁が
07:58
was what if the penile wall tissue
他のものと一緒だったら?」
07:59
is just the same as any other hydrostatic skeleton.
という心配をしていました
08:01
What are you going to contribute?
研究の意味が
なくなってしまいますし
08:03
What new thing are you contributing
生物学に新たな知識を
08:05
to our knowledge of biology?
提供することが
できなくなります
08:06
And I thought, "Yeah, he does have a really good point here."
そこで思ったんです
「確かにその通りだな」
08:08
So I spent a long, long time thinking about it.
そして長く長く
悩んだのですが
08:11
And one thing kept bothering me,
一つ気に掛かることがありました
08:13
and that's, when they're functioning,
ペニスは勃起している最中に
08:15
penises don't wiggle.
動き回ったり
しないということです
08:18
(Laughter)
(笑)
08:20
So something interesting had to be going on.
つまり何か
仕掛けがあるんです
08:22
So I went ahead, collected wall tissue,
そこでペニスの壁の
組織を入手して
08:25
prepared it so it was erect,
勃起させて
08:28
sectioned it, put it on slides
切り取り
スライドガラスに載せて
08:30
and then stuck it under the microscope to have a look,
顕微鏡で観察してみました
08:32
fully expecting to see crossed helices of collagen of some variety.
もちろん交差する螺旋状の
コラーゲンが見えると思っていました
08:35
But instead I saw this.
しかし実際は ペニスには
08:40
There's an outer layer and an inner layer.
内と外の二つの
壁があったのです
08:42
The arrow shows you the long axis of the skeleton.
矢印は骨格の軸です
08:45
I was really surprised at this.
これには本当に驚きました
08:48
Everyone I showed it
他の人にも見せましたが
08:50
was really surprised at this.
みんな同様に
驚愕していました
08:51
Why was everyone surprised at this?
なぜみんな
驚いたのでしょうか?
08:52
That's because we knew theoretically
先ほどとは異なる
繊維配列でも
08:54
that there was another way
理論的に静水力学的骨格が
08:57
of arranging fibers in a hydrostatic skeleton,
成立することは
わかっていました
09:00
and that was with fibers at zero degrees
それは軸に対して繊維が
09:03
and 90 degrees to the long axis of the structure.
直角に交錯する場合でした
09:05
The thing is, no one had ever seen it before in nature.
しかしこのような組織は
見つかっていませんでした
09:09
And now I was looking at one.
私はちょうどそれを
眺めていたのです
09:12
Those fibers in that particular orientation
繊維がこの角度で
交錯することによって
09:15
give the skeleton a very, very different behavior.
骨格に特異な行動が
見られるようになります
09:18
I'm going to show a model
同じ材料で作った
09:21
made out of exactly the same materials.
模型をお見せしましょう
09:22
So it'll be made of the same cotton cloth,
同じ風船に
同じ布でできています
09:24
same balloon, same internal pressure.
内圧も同じにしてあります
09:26
But the only difference
唯一違う点は
09:30
is that the fibers are arranged differently.
繊維の交わり方です
09:32
And you'll see that, unlike the cross helical model,
二重螺旋構造とは異なり
09:34
this model resists extension and contraction
こちらは
伸び縮みもしませんし
09:37
and resists bending.
曲がってもくれません
09:40
Now what that tells us
ここから分かることは
09:41
is that wall tissues are doing so much more
壁の組織は血管組織を
09:42
than just covering the vascular tissues.
単に覆っているだけではなく
09:45
They're an integral part of the penile skeleton.
ペニスの骨格の一部を
成しているのです
09:47
If the wall around the erectile tissue wasn't there,
勃起組織の
周りの壁がなければ
09:51
if it wasn't reinforced in this way,
このように硬くはなりません
09:53
the shape would change,
膨張して変形はしますが
09:55
but the inflated penis would not resist bending,
曲がってしまうので
09:56
and erection simply wouldn't work.
機能を
果たさなくなってしまいます
09:59
It's an observation with obvious medical applications
この観察は医学的な方法で
10:01
in humans as well,
人間にも
応用することができます
10:03
but it's also relevant in a broad sense, I think,
しかし義肢学や
ソフトロボティクスをはじめ
10:05
to the design of prosthetics, soft robots,
形や硬さの変化が
重要な分野であれば
10:08
basically anything
基本的に全てに
10:11
where changes of shape and stiffness are important.
関連があると考えています
10:12
So to sum up:
まとめると
10:15
Twenty years ago,
20年前は
10:17
I had a college adviser tell me,
「解剖学に少し
興味があるの」と
10:18
when I went to the college and said,
大学で言えば
アドバイザーに
10:20
"I'm kind of interested in anatomy,"
「解剖学は
終わった科学だよ」と
10:22
they said, "Anatomy's a dead science."
言われたものでした
10:23
He couldn't have been more wrong.
このことは
全くの間違いでした
10:25
I really believe that we still have a lot to learn
人体のなんの
変哲のない構造にも
10:27
about the normal structure and function of our bodies.
まだまだ学ぶことは
あると信じています
10:30
Not just about its genetics and molecular biology,
分子生物学や
遺伝学だけではなく
10:33
but up here in the meat end of the scale.
身体の表面にある肉の部分にも
学ぶところはあります
10:36
We've got limits on our time.
時間には限りがあります
10:39
We often focus on one disease,
ですから一つの疾病 
モデル 問題に
10:41
one model, one problem,
囚われてしまいがちですが
10:43
but my experience suggests
私の経験によると
時間を掛けて
10:44
that we should take the time
より大きな視点に立って
10:46
to apply ideas broadly between systems
アイディアを当てはめ
10:48
and just see where it takes us.
結果を考察することが
大切なのです
10:50
After all, if ideas about invertebrate skeletons
最終的には脊椎骨格に
関するアイディアから
10:52
can give us insights
哺乳類の生殖器官についての
10:56
about mammalian reproductive systems,
情報が得られた訳ですから
10:57
there could be lots of other wild and productive connections
他にも未だ発見されていない
相互関連性のある
10:59
lurking out there just waiting to be found.
情報がまだまだ
あるかもしれないのです
11:03
Thank you.
ありがとうございました
11:06
(Applause)
(拍手)
11:08
Translator:Takahiro Shimpo
Reviewer:Yusuke Yanagita

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Diane Kelly - Biologist
Diane Kelly studies vertebrate anatomy, in particular the connection between the design and the function of reproductive organs.

Why you should listen

Diane A. Kelly is a Senior Research Fellow at the University of Massachusetts, Amherst. Her research interests include the evolution of copulatory systems and sexual differentiation in the nervous system. She is best known for her original work on the anatomy and function of vertebrate penises, but has also written children’s books, created exhibits for science museums, helped exhume a mastodon, and designed and published a pair of quirky science card games. Kelly holds a Ph.D. in Zoology from Duke University and an A.B. in Biological Sciences from the University of Chicago.

She blogs at Science Made Cool -- where she wrote about what it was like to give this talk.

Listen to Diane's hilarious, thoughtful StoryCollider podcast, "Death on the Road" >>

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Data provided by TED.

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