Существует ли беговой ген?
Какую роль генетика играет в спортивных результатах? Можно ли тренировать спортивное величие, или оно передается по наследству, через поколения сильных спортсменов? Иными словами, имеется ли спортивная предрасположенность и какова её роль?
В интервью 2019 года профессиональный бегун и альпинист / трейловый бегун Килиан Джорнет рассказал изданию «Men’s Fitness», что, по его мнению, генетика оказала большое влияние на его спортивные способности, во многом из-за высокого максимального показателя VO2Max. Так, Килиан Джорнет имеет один из самых высоких показателей VO2Max, из когда-либо зарегистрированных; лишь немногие элитные спортсмены превзошли его, в том числе легенда американского велоспорта Грег ЛеМонд, и норвежский лыжник Эспен Харальд Бьерке. Тем не менее, Джорнет также признал, что его сила как спортсмена была в какой-то степени унаследована:
«Я бы сказал, да, конечно, ДНК помогает мне, потому что у меня высокий максимальный показатель VO2Max и отличный темп восстановления, но большая часть спортивных результатов по-прежнему приходится на упорные тренировки».
Существует множество исследований, как лабораторных, так и полевых, которые описывают природную составляющую в спортивных результатах. Знание сильных и слабых сторон может побудить атлетов адаптировать свои тренировки в соответствии со своими потребностями. Тем не менее, новые исследования подтверждают, что тренировки и окружающая среда являются лучшими предикторами здоровья и успеха в спорте.
Майкл Джойнер - доктор медицинских наук из клиники Майо, на протяжении многих лет работал со многими спортсменами, профессиональными и любителями, в частности - над изучением роли генетики в спортивной производительности; он говорит:
«Трудно определить конкретную вариацию гена, которая оказывает влияние на спортивные результаты. Они оказывают крошечный эффект, когда взаимодействуют с окружающей средой или в процессе тренировок, создавая изменения».
Джойнер говорит, что когда ученые начали изучать вариации генов, которые могут сделать кого-то спортсменом, в частности выносливым или силовым, предполагалось, что их будет только пара, но все было гораздо сложнее.
Беговая генетика
Помимо адаптаций, которые могут быть достигнуты посредством тренировок и окружающей среды, есть несколько факторов, с которыми человек может родиться и которые способствуют развитию естественных способностей в определенных видах спорта.
VO2Max
VO2Max означает максимальную скорость, с которой организм может поглощать кислород во время тренировки. В организме кислород преобразуется в энергию, поэтому чем больше кислорода перекачивается, тем быстрее и дальше сможет бежать бегун. В исследовании 2017 года, проведенного «BMC Geonomics», пришли к выводу, что по крайней мере 97 идентифицированных генов могут быть предиктором показателя VO2Max, что, возможно, способствует 50 процентам обучаемости измерений. Далее в исследовании говорится, что корреляция между высоким показателем VO2Max и регулярными физическими упражнениями сделала результаты исследования менее последовательными и что для получения точных данных необходимо будет ввести дополнительный контроль.
«Большое сердце перекачивает больше крови», — говорит Джойнер. «Но лучший способ измерить максимальный показатель VO2 — это протестировать его в лабораторных условиях и посмотреть, как он увеличивается в ходе тренировок». Он согласен с исследованием, согласно которому поиск конкретных биомаркеров может быть безрезультатным и подкреплен малой гарантированной информацией. Доктор Джойнер говорит, что VO2Max легко поддается тренировке и что усилия, прилагаемые спортсменами, всегда затмевают преимущества естественно высокого VO2Max. В исследовании, опубликованном в «The Surgery Journal», было обнаружено, что за 24-месячный период у неэлитных спортсменов произошло улучшение показателя максимального VO2 на 50 процентов при беге три раза в неделю, с частотой сердечных сокращений 140, и поднятии тяжестей два раза в неделю.
Лактатный порог
Лактатный порог - это момент, когда уровень нагрузки превышает возможности переработки организмом молочной кислоты и заставляет мышцы голодать по кислороду. Затем, организм создает пируват (продукт анаэробного метаболизма) быстрее, чем он может быть использован. Неиспользованный пируват превращается в молочную кислоту и вызывает ацидоз. Эти две реакции приводят к истощению мышц и могут привести к ощущению жжения. Когда порог лактата выше, спортсмен может бегать с большей или более высокой скоростью в течение более длительного времени, прежде чем начнёт утомляться или выгорать.
Исследование 2020 года, опубликованное в журнале «Biology of Sport», показало, что ген MCT1 связан с более высоким потреблением кислорода и более низким уровнем лактата в крови. Если спортсмен сможет потреблять больше кислорода и дольше сохранять работоспособность мышц, тренировки и соревнования для него станут проще.
Мышечные волокна
Большинство людей предрасположены к мышечным волокнам типа I или типа II. Тип I, обычно называемый медленными мышечными волокнами, содержит больше митохондрий и миоглобина, что делает их естественным образом более аэробными. Медленно сокращающиеся мышцы могут выдерживать постоянное усилие в течение более длительного времени. С другой стороны, тип II, или быстросокращающиеся мышечные волокна, более мощные и сильные, но утомляются гораздо быстрее. Быстросокращающиеся мышцы полагаются на анаэробное дыхание и полностью питаются глюкозой, в отличие от медленно-сокращающихся мышц, которые полагаются на кислород.
Существует научное предположение, что с помощью специальных тренировок можно адаптировать различные типы мышц. Например, использование тяжелых весов для силовой и скоростной работы может привести к тому, что мышцы адаптируются к более анаэробному режиму, в то время как тренировки типа длительных пробежек в стабильном темпе могут привести к тому, что мышцы станут более аэробными. Однако питание и потенциальные генетические соединения могут усложнить эту задачу.
Физиотерапевт из Денвера Райан Вудерсон, который специализируется на работе со спортсменами, занимающимися выносливостью, говорит, что в мире фитнеса особенно часто стали преобладать разговоры об адаптации мышечных волокон. Он обеспокоен тем, что словоблудие, используемое в отношении тренировок и обещания о том, что они могут нарастить быстрые или медленные мышечные волокна, возможно, нуждается в разъяснении.
«Как профессионалы в сфере тренировок и фитнеса, мы должны помнить о том, как мы говорим со спортсменами об адаптации мышц», — говорит Вудерсон. «Хотя мы, возможно, не сможем полностью изменить тип мышц спортсмена, мы можем работать с ним над тем, как он занимается спортом по своему выбору».
Подверженность травмам
Некоторые бегуны кажутся более склонными к травмам. Имеются некоторые признаки того, что риск получения травмы для человека может зависеть от количества коллагена, содержащегося в организме. В частности, исследование, опубликованное в «Британском медицинском журнале», показало, что у спортсменов, перенесших травматический разрыв передней крестообразной связки, наблюдается дефицит гена коллагена COL1A1.
«Большинство исследований, указывающих на то, что определенные биомаркеры предсказывают травму, не были плодотворными», — говорит Джойнер. Он добавляет, что все спортсмены должны обеспечивать особое внимание профилактике травм, в связи с этим отсутствие знаний о предрасположенности не является обязательным условием для принятия мер.
Рост
В большей части мира спортивной науки еще есть место для исследований и понимания, уже идентифицирован почти каждый ген, влияющий на рост. Исследователи из Гарварда, Массачусетского технологического института и Бостонской детской больницы объединились в Консорциум «GIANT», где изучаются все аспекты человеческого размера.
Исследование показало, что унаследованные гены на 80 процентов ответственны за рост человека. Однако при прогнозировании следует учитывать и другие гены. Рост — один из немногих факторов, которые могут повлиять на склонность спортсмена к определенным видам спорта, и который нельзя изменить. Джойнер объясняет, что более высокий человек может преуспеть в гребле или плавании, в то время как человек меньшего роста может быть более успешным в беге на длинные дистанции или велоспорте.
Тренировки против генетики
Как и в споре о человеческом поведении между природой и воспитанием, тренировка и генетика имеют координацию, которую трудно разделить. Хотя тренировки могут иметь самое большое значение, тренируемый потенциал влияет на преданность спортсмена и его отношение к тренировкам.
По словам Джойнера, помимо роста, большинство черт, которые способствуют естественным спортивным способностям, могут быть также генетически обусловлены. «Разумные, последовательные тренировки всегда затмевают естественные способности, когда речь идет о том, чтобы стать хорошим спортсменом на выносливость», — говорит он, объясняя, что улучшение показателя максимального VO2 и порога лактата больше связано с увеличением мышечных митохондрий. Митохондрии образуются посредством ангиогенеза при длительных аэробных тренировках.
Вудерсон также отмечает, что знание уже существующих сильных сторон, а также физических барьеров приносит общую пользу. «Когда дело доходит до таких состояний, как хронические заболевания или аутоиммунные заболевания, существует большая неопределенность относительно того, как спортсмену следует тренироваться». Он объясняет, что переменные реакции на упражнения сильно влияют на спортсмена, и их не так легко обусловить.
Окружающая среда и ее роль Окружающая среда так же важна, как и генетика. Это может повлиять как на спорт, который выбирают начинающие атлеты, так и на то, как они могут добиться успеха. Джойнер объясняет, как окружающая среда влияет на спортивное развитие. «Если бы я вырос на Восточном побережье или учился в подготовительной школе, мне бы предложили заняться греблей», — говорит он. «Вместо этого, поскольку я вырос в Тусконе, штат Аризона, и был спортсменом на выносливость, я начал бегать, потому что это был единственный вариант».
Джойнер говорит о том, почему это важно в элитном или профессиональном мире, объясняя, что большинство лучших бегунов на длинные дистанции происходят из стран Восточной Африки; Хотя лыжный спорт не слишком отличается от бега, тот факт, что лучшие спортсмены не выросли в условиях, когда регулярно выпадает снег, лишает их возможности добиться успеха в этом виде спорта. Если бы спортсмены, которые доминируют в беге на длинные дистанции, смогли бы на регулярной основе, и в молодом возрасте, тренироваться в снежных условиях, то они могли бы также преуспеть в беговых лыжах.
Точно так же дети, не имеющие инструментов для достижения успеха в спорте, будь то из-за генетических способностей, экономических ресурсов, культурной поддержки или энтузиазма и тренировок, с меньшей вероятностью будут стремиться к этому во взрослом возрасте. Исследование, опубликованное в журнале «Frontiers in Sport and Active Living», показало, что молодые спортсмены добивались наибольших успехов, когда у них была поддержка со стороны, например, заинтересованных родителей или вовлеченного тренера.
По мере взросления спортсменов стрессоры окружающей среды все еще могут препятствовать адекватной тренировке. Вудсон, который работает с большинством взрослых спортсменов, занимающихся выносливостью, объясняет, что доступность тренировок являются самым большим препятствием на пути к тренировкам. «Люди часто думают, что тренировки должны выглядеть определенным образом или проходить в определенном месте; разговоры о том, что перфекционистское мышление действительно может помочь людям тренироваться в полной мере».
Исследования Гарвардского университета подтверждают это утверждение, поскольку место проживания людей и их социальные сообщества влияют на здоровье и физическую форму. В статье говорится, что наличие активной семьи, рабочего сообщества, а также района или рабочего места с доступом к открытым пространствам или тренажерному залу увеличивает вероятность того, что человек будет вести активный образ жизни. Что касается генетической силы и природных способностей, окружающая среда может быть основным фактором для человека, раскрывающего свой спортивный потенциал и последовательно тренирующегося.
Тестирование
Несмотря на то, что о том, как гены влияют на спортивный потенциал еще многое предстоит узнать, уже сейчас существуют тесты, позволяющие узнать об исходных показателях и развить сильные стороны, одновременно улучшая слабые.
Полевые испытания
В некоторых генетических исследованиях биопсия мышц проводится, чтобы узнать больше о генетическом составе и адаптации спортсмена. Однако это не всегда доступно и необходимо. «Когда дело доходит до определения того, в каких тренировках или условиях спортсмен будет преуспевать, многие организации, которые пытаются делать прогнозы, почти всегда используют полевые тесты», — говорит Джойнер. Он приводит пример измерения вертикального прыжка, чтобы определить, будет ли хорош человек в силовых видах спорта.
Лабораторные тесты
По словам Вудсона, тестирование максимального VO2 и лактатного порога в лаборатории также может принести пользу спортсмену, независимо от того, предрасположен ли он к генетическим преимуществам. «Эти тесты могут стать эталоном для обучения», — говорит он. Он объясняет, что тренировки можно адаптировать для улучшения слабых мест, если понять, на каком уровне находится (физической форме) находится спортсмен. Хотя большинство генов, влияющих на спортивные результаты, все еще идентифицируются, существуют как врожденные, так и естественные генетические факторы, которые могут повлиять на естественные способности спортсмена. Однако наибольших улучшений и адаптаций можно добиться путем постоянных и последовательных тренировок.
