勃起称得上演化生物学的奇迹。
阴茎能够膨胀变大，是很大的优势，事实上，几个不同动物王国部落，比如哺乳动物、海龟与古蜥类，都彼此独立演化出阴茎。记者 David M. Friedman 曾在 A Mind of Its Own: A Cultural History of the Penis 这本书中写道，阴茎「实际上是一个刺不破的气球，无论勃起时间多长，变瘪的原因是什么，它都能随心所欲地再度勃起。」
Diane Kelly，是马萨诸塞大学阿默斯特分校的比较生物学研究助理教授，从事阴茎研究已经 20 多年了。她通过 Skype 告诉我们，目前正在研究「羊膜动物阴茎的演化与形态学」，这类动物包括哺乳动物（包括人类）、海龟、鳄鱼、鸟类、蛇以及蜥蜴。
2012 年，Kelly 在 TED 演讲中解释了自己是怎么开始研究这项研究的。「有一天，我开始思考哺乳动物的阴茎，它的结构真的很奇怪，」她说，「它的机械功能必须发生戏剧性的变化才能实现体内受精」，即从允许排尿的灵活性结构变为用于交配的硬体结构。
大家都知道如何使阴茎勃起，这可以追溯到 15 世纪达芬奇的解剖图纸，还有 Regnier de Graaf 的成果，这个人早在 1668 年就「对阴茎进行了迄今为止最全面的研究」，Friedman 写道。不久之后，de Graaf 的学生 Fredrik Ruysch 创建了以尸体解剖为基础的蜡解剖模型。Friedman 写道：「这些模型展示了器官的扩大与缩小，堪称液压工程的奇迹」，有助于反驳当时盛行的「空气」或「风」导致勃起的理论。
这些人对勃起生理学现代认知的建立做出了贡献。基本原理如下：脑中的化学物质指示身体放松阴茎内的两根海绵体；然后，血液通过血管开口流入，并在身体限制静脉血流出时滞留。同时第三根海绵体不膨胀，保持尿道开放以使精液能够通过。最后，高潮或者突然的中断等情况会促使血液流出该区域。
Kelly 意识到，阴茎在变形状态下具有流体静力骨骼的特点，这种结构能够借助在腔室中滞留液体来保持硬度。她开始好奇，哺乳动物的阴茎为什么不弯曲，而由流体静力骨骼（比如蚯蚓）构成的生物却能随心所欲地卷曲与伸展呢？她的学位论文就是研究这个问题，假设答案就藏在皮肤下胶原组织中那些呈 90 度排列的纤维中。
人体富含胶原蛋白（一种蛋白质），这些胶原蛋白位于名为白膜的阴茎组织中。阴茎松弛时，胶原蛋呈卷曲状态，勃起后，胶原蛋白会全部展开。Kelly 在研究中发现，对勃起硬度来说，胶原蛋白分子结构至关重要。用显微镜观察组织样本后，她发现这些纤维排列几乎呈 90 度：一些构成阴茎的长度，另一些则构成阴茎的宽度，和她之前猜测的一样。这与更弯曲的流体静力骨骼不同，后者纤维类似螺旋。
「如果勃起组织周边没有东西，不是以这种方式加固，那么，阴茎的形状会改变，但膨胀的阴茎避免不了弯曲，而且勃起根本不起作用。」她在 TED 演讲中说道。（2007 年，她还在纽约科学院年鉴的一篇研究中写道：「拉伸应力……其周长上的应力是长度上应力的 2 倍」。这意味着为了防止在动脉瘤中勃起，宽度方向扩展的纤维远少于长度方向的纤维）。
「这一结果很明显有着医学应用前景，」Kelly 在 TED 演讲中说到，「并且我认为，广义上，这也与假肢、软体机器人、任何形状和硬度变化都十分重要的东西的设计有关。」
但是，Kelly 并非唯一持此洞见之人。将阴茎的设计用于其他目的想法，属于仿生学，一门将自然设计经验用来解决人类问题的科学。比如，魔术贴的灵感来自于牛蒡毛刺的钩；工程师借用蜘蛛网的设计创建了玻璃涂层，从而使窗户对鸟类更可见。「仿生学」一词首先由 Janine M. Benyus 提出，他是 1997 年 Biomimicry: Innovation Inspired by Nature 一书的作者，也是 Biomimicry 3.8 以及仿生学研究所的创始人，这两个组织联系密切，旨在促进仿生哲学的发展。
Ask Nature 是仿生学研究所建立的仿生思想库，其中包括人类阴茎列表，作为「液压作用如何产生结构刚度」的例子。但是，Kelly 认为，其他物种的阴茎也可能对工程师有所启发。她说，人与动物之间「差异显著」。她举了一个例子：「鳄鱼的泄殖腔拥有一类奇异、永远勃起且胶原蛋白包装十分密集的阴茎，在交配之前，它们会把它挤压出来，而泄殖腔是存在于两栖动物、爬行动物、鸟类以及某些鱼类体内的腔洞」。大多数哺乳动物也有一个阴茎骨。
出于对其研究的仿生应用的好奇，Kelly 联系到了一个名为 Otherlab 的湾区公司。他们刚成立 Pneubotics，一家专门研究安全性高、重量轻、成本低的「全射流（all-fluidic)、以薄膜为基础材料的机器人」公司。Kelly 说：「我给他们发了邮件，想谈谈这个话题，并且他们也给出了肯定的答复：对他们的研究来说，纤维的定向作用非常重要，依靠这一功能来控制机器人膨胀后的最终形状」。
Saul Griffith 是 Otherlab 的负责人，MIT 培养出来的物理学家，他也熟悉 Kelly 的研究。据他透露，他的团队留意到一种名为编织锁角的东西（braid lock angle），它「规定了压力容器内纤维之间的最佳角度。」他没有将他们的研究称为仿生学：「这个术语很模糊，一直被伪科学家广泛应用」。「我们对它敬而远之，但确实在意这个『角度』」他说，「并且这就是阴茎具有抗卷曲特征的原因，也是使一些『机器人』产品单位重量上都十分强大的原因。」
易言之，Kelly 的洞见正确无误。在细节上，男性的性器官与非性器官（生命体与非生命体的），具有物理上的相似性。或许具有超出我们最珍视的繁衍与性的应用功能。
