Генетика и футбол, или Можно ли вычислить нового Мбаппе

Текущее состояние дел и дайджест российских и зарубежных работ по теме: генетические маркеры успешности в спорте, и футболе в частности, наследственность и генетические тесты, а также выводы.

1.     Тренируемость и наследственность

 Ученые предполагают, что в футболе действует «естественный отбор»: лучшими и востребованными игроками, которые смогли достигнуть высоких результатов и построить карьеру в мировом футболе, стали люди с теми вариантами генов, при которых повышаются сила, скорость и выносливость.

Если отталкиваться от данных и результатов исследований российских ученых:

 - Вклад наследственности в различные показатели быстроты 70-90%, что делает ее наименее тренируемым качеством (А.Б. Сологуб, 2003). 

 - Гибкость генетически предопределена на 75%.

 - Специальная выносливость (скоростная и скоростно-силовая) - наиболее тренируемый показатель, лишь на 50-60% определяемый наследственностью.

 - Показатель максимальной анаэробной мощности предопределен на 84-98%.

 - Генетическая детерминированность МПК (максимальное потребление кислорода) 50-85% по В.Н. Платонову (2004) и 77-96% по А.Б. Сологубу (2003)

 - В целом на долю тренировок приходится 15-25% изменчивости общей тренируемости игрока, а генотипический вклад в степень тренируемости составляет 75-85%.

  

По оценкам зарубежных исследователей:

 - Аэробная выносливость на 50% зависит от генетики — на нее влияют более 90 генов.

 - Сила и масса мышц. Вклад наследственности в эти показатели ученые оценивают в 30—85%.

 - Связанные с производительностью черты, необходимые элитным спортсменам, имеют значения наследственности: около 50% - для максимального поглощения кислорода (МПК), 42–46% - для сердечного выброса, 40–50% - для свойств типа мышечного волокна и 67% - для взрывной мышечной силы. 

 - Итого, исследования показывают, что генетический вклад (т.е. наследственность) в общий спортивный статус составляет ~ 66%, при этом предполагаемое генетическое влияние на конкретные характеристики колеблется от 30% до 80%

 Тренируемость и наследственность спортсменов

 2.     «Футбольные» генетические маркеры

Cправочно некоторые положения одного из исследований российских ученых «Футбольные генетические маркеры» (И.Ахметов):

«Высоких спортивных результатов может достичь лишь талантливый человек, обладающий определенным комплексом генетических предпосылок к данной деятельности.

 В конце прошлого века учеными были разработаны диагностические комплексы, позволяющие определять спортивные задатки по серологическим, гормональным, морфологическим и функциональным маркерам. Появление же генетических методов в спорте повысило прогностические возможности отбора и привело к формированию молекулярной генетики спорта.

     В спортивной генетике «молекулярно-генетический маркер» - определенный аллель (вариант) гена, ассоциированный с развитием и проявлением какого-либо физического или психического качества, антропометрических и других показателей.

    Элитный спортсмен представляет собой носителя большого числа аллелей генов с нужными для занятий каким-либо видом спорта характеристиками. В соответствии с генетической концепцией спортивного отбора, частота благоприятствующих проявлению какого-либо физического качества аллелей значимо выше у спортсменов по сравнению с («обычными людьми» и достигает максимальных значений у высококвалифицированных атлетов».

3.     «Спортивные гены»

 К настоящему моменту ассоциация изменчивости генов с предрасположенностью к занятиям футболом изучена мало, но общие знания растут.

Известно уже  более 150 генов, от которых зависит предрасположенность к спортивным достижениям:

 1. Гены, связанные с физической работоспособностью: выносливость, сила;

2. Гены, связанные с травмами: травмы передней крестообразной связки, скелетно-мышечные травмы.

3. Гены, связанные с составом тела.

4. Кардиальные адаптации.

Основные гены, «кодирующие футбол и спорт»:

 ACE –ген, который принимает участие в определении физической активности. Основной функцией гена является питание сосудов и миокарда. Наличие D-аллели вызывает повышение артериального давления за счет увеличения объема циркулирующей крови. Противоположный генотип - Y-аллель - позволяет успешно заниматься спортивной дисциплиной, где доминируют высокие, но худые спортсмены. Установлено, что носительство генотипа DD способствует повышенному развитию скоростных и силовых качеств, а YY способствует развитию выносливости.

 ACTN3 – кодирует белок α-актинин 3, который участвует в стабилизации сократительного аппарата быстрых мышечных волокон.  RR генотип – хорошо подходит для профессионального занятия спортом, обеспечивает максимальную скорость сокращения мышечных волокон. XX – людям, которые обладают таким генотипом, практически невозможно добиться значимых достижений, и они почти всегда будут показывать худшие результаты относительно RR-генотипа. RX – присущ большинству людей.

 PPARA – отвечает за белок, который регулирует обмен липидов и глюкозы, контроль запасов энергии и массу тела.

 А также,

PPARD - ответственен за повышение доли медленных мышечных волокон и выносливость. Ген AMPD1 кодирует энергообеспечение скелетной мускулатуры при мышечном утомлении. MSTN связан с ростом мышечной массы. Повышенный уровень кодируемого геном AGT белка помогает строительству скелетных мышц. Белок HIF1A играет решающую роль в адаптации организма к гипоксии.

И другие.  

ACTN3

4.     Результаты некоторых генетических исследований в футболе

 - В 2007-2011 годах ученые из Бразилии, исследовали 200 профессиональных игроков бразильских футбольных команд первого дивизиона. Выяснилось, что для них характерны определенные генотипы, повышающие потенциал высоких прыжков, скорость на коротких дистанциях и показатели выносливости. 

 - Согласно исследованию среди испанских футболистов высокого класса чаще всего встречаются носители генотипа RR по гену альфа-актинина-3 (ACTN3). Наличие этого генотипа ассоциируется с высокими скоростно-силовыми возможностями.

 - В исследовании ученых бразильского Университета Federal University of Minas Gerais и испанского Universidad de León были рассмотрены футболисты с тремя различными генотипами ACTN3 (XX, RX и RR). Они прошли тесты силы, скорости и выносливости. Основной вывод этого исследования: футболисты генотипа ACTN3 (RR) — самые быстрые на коротких расстояниях и при этом у них более высокий потенциал прыжка. А представители ACTN3 (XX) имеют наивысший аэробный потенциал. 

 - Исследования полиморфизма гена AСE (I) в 1998-2010 годах установили, что аллель I чаще встречается у спортсменов c высокими показатели выносливости. Более поздние исследования «спортивных» генов позволяют установить, что конкретно у футболистов преобладают генотипы ACE (DD) и ACTN3 (RR) по отдельности и часто вместе.

 - Изучена частота встречаемости ассоциированных с футбольными успехами генетических маркеров среди населения 70 стран, национальные сборные которых вошли в усредненный рейтинг FIFA. Обнаружено, что частота встречаемости этих маркеров в генах ACE и ACTN3 статистически взаимосвязана с положением футбольной сборной страны в рейтинге FIFA.

 У жителей страны- обладателя самого высокого балла из усредненного рейтинга FIFA, Бразилии, наиболее распространен ассоциированный с футбольными способностями полиморфизм гена ACTN3 — на 20%, и «футбольный» полиморфизм гена АСЕ — 19%. У итальянских спортсменов 22% и 15% соответственно. У России —генетический потенциал: 13% и 25%. Для сравнения, в африканских Камеруне и Гане спортивный вариант ACTN3 есть лишь 1%. У хорватов очень высок показатель выносливости: ассоциированный с высокой выносливостью полиморфизм АСЕ встречается у 26% людей в этой стране итд.

 Источник: https://blog.genotek.ru/football-gene-practice

 - Исследование, опубликованное в British Journal of Sports Medicine, взяло 60 футболистов элитного уровня и сравнило их генотипы с 52 элитными спортсменами на выносливость и 123 «обычными людьми» и обнаружили: «Хотя есть заметные исключения, элитные футболисты, как правило, имеют генотип ACTN3».

 - Феномен Кенийских бегунов, которые считаются лучшими стайерами в мире заключается в низкой наследуемости XX-генотипа представителями африканского континента – всего 5%. У европейцев неблагоприятное наследование данных аллелей встречается в 4 раза чаще и превышает 20%.

- Исследования показали, что доля ACTN3 R-типа у афроамериканцев (96%) немного выше по сравнению с белыми американцами (80%). 

- Такие гены, как ACE, AMPD1и ACTN3 и другие, в работе ряда исследователей продемонстрировали высокую корреляцию для прогнозирования спортивного мастерства как в спорте с выносливостью, так и в силе, в то время как многие другие гены показали ассоциации с одним или другим.

 Однако идентификация атлетического таланта вряд ли будет результатом небольшого числа генетических вариантов, скорее сложной комбинацией большого количества и структуры экспрессируемых генов, а также условий окружающей среды.

  

5.     Другие исследования

 Однако целый ряд других исследований говорит о неоднозначности предположения, что успешность в спорте, и футболе в частности, обусловлена генетикой, или об отсутствии значимой разницы между полиморфизмом генов и любыми аспектами производительности.

 -  Исследователи предполагают, что наличие генотипа RR объясняет менее 1% вариабельности спринтерских результатов у спортсменов.  

 - Одно исследование было направлено на анализ частот фермента ACE-I/D у бразильских футболистов разных возрастов. В группу вошли 353 игрока из клубов первого дивизиона в категориях до U-14, U-15, U-17, U-20. Аллельная и генотипическая частоты существенно не различались ни в одной из категорий между группой игроков и контрольной группой (обычными людьми). Такое же исследование с похожим результатом проводили польские ученые.

 - В исследовании элитных американских и ямайских спринтеров - популяций, давших самых быстрых восемь бегунов на 100 метров всех времен - не было выявлено существенной разницы в частотах генотипа ACTN3 между этими спортсменами и их неспортивными сверстниками.

 - В исследовании элитных спринтеров сообщается, что спринтеры на дистанции 100 метров - мужчина и женщина, вышедшие в олимпийский финал - не обладали аллелем R. Кроме того, сообщалось о прыгуне в длину с личным рекордом 8,26 см, всего в 5 см от прыжка, выигравшего золотую медаль на Олимпийских играх 2012 года, и который имел XX генотип. Такие результаты показывают, что отсутствие аллеля ACTN3 R не исключает достижения элитного статуса в соревнованиях скорости и мощности.

 - Миру известны марафонцы с генетическим профилем «преобладания взрывной силы».

 - Исследование генетики пяти олимпийских чемпионов по легкой атлетике. Результаты были сопоставлены с контрольной группой из 503 обычных европейцев. Значимой разницы выявлено не было.  И если бы эти спортсмены проходили генетические тесты до 18 лет, и были отсеяны, то не стали бы чемпионами. Вопрос - либо генетические тесты на идентификатор талантов в принципе бесполезны, либо нужны более точные генетические тесты.   

6.     Генетика и склонность к травматизму

 Вероятность травмироваться при занятиях спортом зависит от строения связок и сухожилий. Кроме того, от этого может зависеть и тяжесть травм.

 Влияние генетики на травматизм широко исследовалось в контексте повреждения сухожилий и связок, и выявлено, что мутации в двух генах COL1A1 и COL5A1 связаны с большей вероятностью травм. Эти гены кодируют разные типы коллагена – белка, придающего соединительной ткани прочность и эластичность.

 Также известный доктор Пруна (ФК Барселона) с коллегами изучали влияние десяти различных мутаций на тип и тяжесть мышечных травм у 73 элитных футболистов «Барселоны» в течение трёх сезонов. За это время было зарегистрировано 203 бесконтактных повреждения мышц. Установлено, что мутации в генах IGF2, CCL2  и ELN связаны с тяжестью повреждений и длительностью восстановления.

 Пруна изучал 45 различных генов. Генетические тесты давали возможность клубу решать проблемы с травмами и составлять фитнес-программы, адаптированные для каждого игрока.  

7.     Идентификация талантов

 Программа идентификации талантов является проблемой всех спортивных организаций. Особенно это касается стандартных способов тестирования в раннем возрасте.

Согласно исследованию, представленному профессором Арне Гюлличем, главой отдела Спортивной Науки и директором Института Прикладной Спортивной Науки в Кайзерслаутернском Технологическом университете, вероятность точно определить талантливого спортсмена, который добьется успеха в старшей лиге на международной арене, составляет 0,2%, и это только в лучшем случае. Грубо говоря, есть шанс 1/500, что организация определит будущего мирового чемпиона в рядах своих молодых игроков.

 В 2006 году по Идентификационной Системе в США было отобрано 100 девочек в возрасте между 8 и 9 годами. Для них разработали программу усиленных тренировок. Но к 16 годам только двое или трое из них продолжали держать высокую планку в спорте. Идейный вдохновитель программы, Энн Пэнхерст, была вынуждена признать, что делать какие-либо выводы в юном возрасте бессмысленно.

Подобное исследование уже было проведено в период между 1994 и 2002 годами, когда из 1000 спортсменов-юниоров 12-13 лет в ТОП-100 лучших вошли те, кто сыграл меньше матчей и тренировались куда меньше, чем их менее удачливые собратья. И подобное наблюдается в разных областях исследований.

 Степень биологической зрелости, скелетный возраст и эффект относительного возраста (лекция Эдуарда Безуглова)

 Однако были программы идентификации талантов для гребцов, которые, как правило, большие и высокие люди, которые также обладают высоким уровнем аэробной способности. Как австралийские, так и британские программы гребли систематически искали людей в своих странах, которые соответствуют этому описанию. А на Олимпийских играх 2012 года в Лондоне британские гребцы, пришедшие из программы Talent ID, завоевали пять золотых медалей и одну бронзовую.

 В США триатлон создал программу идентификации талантов, которая ищет бегунов студенческого возраста.

 Велоспорт - вид спорта, где австралийцы и британцы использовали программы идентификации талантов и спортивную науку для увеличения количества медалей и тд.

  

Что касается футбола, если комплексно подходить к отбору детей для занятий футболом, то можно учитывать:

1. способности к проявлению быстроты, координации движений, скоростно-силовых качеств и выносливости (как общей, так и скоростной)

2. способности к освоению и выполнению техники

3. унаследованный тип нервной системы, что определяет скорость мыслительных актов, тактику и психологию игрока

4. темп прироста физических и технических показателей

5. влияние типа выполняемой работы на здоровье

https://studwood.net/1127908/turizm/otbor_futbole

 

 - Многочисленные дешевые тесты, появившиеся в тч в России, носят больше развлекательный характер. Генетические фирмы, предлагая тесты без контекста, искажают науку, стоящую за тестированием, и преувеличивают важность генотипов для спортивных способностей. Если вы хотите знать, будет ли ребенок быстрым, лучший генетический тест – секундомер.

 - В целом по данным опросов спортивных клубов генетическое тестирование редко используется ключевыми заинтересованными сторонами (10%) или их соответствующими организациями (14%). Тем не менее, три четверти опрошенных (75%) придерживались мнения, что генетическое тестирование будет иметь большую полезность в будущем. Большинство (72%) считали, что генетическое тестирование должно использоваться для развития спортсменов и оценки риска получения травм, в то время как 35% посчитали, что генетическое тестирование должно использоваться для целей идентификации талантов. Однако большинство ключевых заинтересованных сторон считали свои собственные (89%) и (79%) знания своих коллег, связанные с генетическим тестированием, недостаточными.

  

Для чего все же можно применять тесты:

- для корректировки нагрузки. Генетический тест показывает, быстрее вы, выше или сильнее: имея эту информацию, можно правильно тренироваться и добиться лучших результатов.

 - раскрыть потенциал. Информация о генах футболистов может быть полезна для тренерского штаба. 

 - профилактика травм. За предрасположенность к травмам тоже отвечает генетика. Разным людям могут быть полезны и вредны разные виды тренировок. Одни люди восстанавливаются после травм быстрее других. И у всех есть свои уязвимые места.

 Кроме того, генетическая информация может быть использована в будущем для выявления тех, кто имеет наибольший потенциал для лучшей адаптации к обучению, а также для определения оптимального типа обучения.

 

На данный момент подход многих спортивных организаций – скоростно-силовое тестирование, нейро-когнитивное и иные виды тестирования.

 Генетическая информация может представлять собой потенциально полезное дополнение к существующим процедурам идентификации талантов, улучшая процесс отбора, особенно с учетом того, что генетическая информация не является предметом некоторых вопросов, которые обычно преследуют традиционные процессы идентификации талантов, такие как скелетный возраст и эффект относительного возраста.

 

 8.     Итоги

 - В 2015 году австралийский институт спорта выпустил всемирный консенсус-стеймент, в котором объявил, что на данный момент нет никакого смысла в проведении генетического тестирования для предсказания успехов в спорте, выбора спортивной дисциплины или отбора талантов.

 - Но спортивные команды так или иначе используют генетическую информацию уже более 10 лет и продолжают это делать.

 - Вопрос -  дает ли это несправедливое преимущество клубам, которые могут позволить себе новые технологии, и следует ли играть в футбол в лабораториях. Этично ли, чтобы дети тестировались, или их физиология была изменена и адаптирована к определенной позиции в команде или виду спорта.

 - Футбол эволюционирует в сторону того, что все меньшую значимость имеют  игровой интеллект, творчество, сложная координация и индивидуальное техническое мастерство.  При этом больше доминируют игроки с высокими показателями скорости, силы и выносливости, что, вероятно, в будущем будет позволять легче находить,  тестировать и прогнозировать будущих атлетов через тесты, в том числе генетические.

 - Можно предположить, что эволюция, развитие науки и коммерческий соблазн найти чемпиона или редактировать гены, чтобы воспитать чемпиона, со временем будет брать вверх.

 - В таком сложном виде спорта как футбол, быстрота, сила и выносливость не являются определяющими конечный успех качествами. Данные зависят от комбинации факторов окружающей среды и генетической предрасположенности. Станет ли человек великим футболистом - влияет не только генетика, но еще и экономика, место рождения, инфраструктура региона, тренировки,  игровая практика, психология, возраст, окружение, талант тренера или просто удача. Но генетика, вероятно, может помочь узнать, где у удачи больше шансов.

 - Предрасположенность к выносливости имеет пока более 90 маркеров. При этом учёными ожидается, что для точного прогноза понадобится знание и сопоставление  около 8000 маркеров. Скорость и  сила имеет более 60 маркеров.  Ожидается, что нужно 15000 для точного прогнозирования. Психология (и как следствие воля, решительность, устойчивость и тд) - тоже имеет более 5000 маркеров. Ожидание - более 50000 маркеров.

 - И чтобы вычислить нового Мбаппе нужно условно определить комбинацию из нескольких сот тысяч маркеров, которая встречается у более 90% спортсменов и менее 7% населения.

 - Талант и обучаемость прописаны в генах, но непостижимо сложны. Так как статус элитного спортсмена является проявлением ряда переменных, а не только генотипа, кажется маловероятным, что когда-либо удастся использовать генетическую информацию для однозначной идентификации будущего элитного спортсмена.

Автор - Айрат Имамов.

Фото: AP