Как ДНК меняет правила игры: от выбора идеального вида спорта до адаптации в космосе
Может ли современная наука выявить предрасположенности к различным видам спорта? И наоборот: как спорт влияет на организм человека? Об этом ПостНаука поговорила с доктором биологических наук Олегом Глотовым.
На Олимпиаде 2010 года лыжник Александр Легков проиграл гонку, хотя лидировал почти до самого финиша. Все решил финальный рывок, который спортсмен начал за 800 метров до конца дистанции. Выносливость была сильной стороной Легкова, что, скорее всего, связано с его генетическими особенностями, но по скорости и силе он уступал соперникам. Если бы атлет начал ускоряться раньше, то вероятность того, что конкурентам не хватило бы сил на длинный отрезок, была бы высокой. Мы предполагаем, что российский лыжник учел урок и в 2014 году в Сочи стал золотым медалистом, сыграв, в том числе на своем генетическом преимуществе.
Генетика спорта — молодая наука, исследования в которой пока фрагментарны, но уже сейчас она открывает перспективы для нового подхода к тренировкам. Возможно, в будущем генетики станут частью тренерских штабов, помогая спортсменам использовать свои природные особенности для достижения максимальных результатов.
Почему это важно
Может ли ДНК определить ваши спортивные успехи? В 2023 году ученые из Университета Эссекса выяснили, что менее трети людей обладают генами, которые позволяют извлечь максимум из тренировок.
Оказалось, что в спортивных результатах решающую роль играют 19 генетических вариантов. Участники эксперимента с таким набором генов улучшили выносливость на 11,5% за восемь недель тренировок. При этом волонтеры, у которых таких вариантов в генах не было, практически не прогрессировали, несмотря на такие же нагрузки. По мнению авторов исследования, это доказывает, что ДНК определяет, насколько далеко человек сможет продвинуться в спорте.
Спортивная генетика изучает, как гены влияют на физические способности и реакцию на тренировки. Это наука о том, почему одни люди быстрее, сильнее или выносливее других. Она помогает создавать индивидуальные тренировочные программы, выявлять скрытые таланты и минимизировать риски травм.
К примеру, у одного человека из 170 есть различные формы кардиомиопатий — опасных состояний, которое может стать смертельным при интенсивных нагрузках. Исследования показывают, что некоторые генетические варианты увеличивают риск в 55 раз. Именно поэтому спортивные генетики работают над созданием персональных рекомендаций для спортсменов, чтобы минимизировать эти угрозы и избежать трагических последствий.
«Генетика играет роль даже в таких, на первый взгляд, неатлетичных дисциплинах, как шахматы, — научный консультант проекта «Геномная одиссея», доктор биологических наук Олег Глотов. — Работа мозга требует эффективной доставки кислорода, а скорость реакции и восприятия ситуации — ключевые качества, которые тоже определяются генами».
Кроме того, возможности науки выходят далеко за пределы стадионов и спортивных залов: знания о генах применимы к адаптации в экстремальных условиях, например, в Арктике или космосе.
Как работает генетика в спорте
Когда вы смотрите спортивные соревнования, то видите имя атлета, его возраст и страну, которую он представляет. Но представьте, что в будущем в этой таблице на экране появятся еще и ключевые гены, которые влияют на успехи спортсмена. К примеру, у Усэйна Болта или другого выдающегося спринтера может оказаться активный ген ACTN3, известный как «ген скорости».
По мнению ученых, которые исследуют, как гены влияют на спортивные успехи, ACTN3 может объяснить, почему чемпионы быстрее остальных спортсменов.
Ген ACTN3 кодирует белок, синтезирующийся в мышцах. Он особенно важен для спортсменов, занимающихся бегом на короткие дистанции или тяжелой атлетикой, где нужны короткие, «взрывные» усилия. У некоторых людей этот ген активен, что делает их мышцы более подходящими для таких нагрузок. У других он не работает, и их мышцы лучше приспособлены для выносливых задач, например, бега на длинные дистанции. Этот ген помогает понять, почему одни люди лучше в скорости, а другие — в выносливости.
Недавние исследования показали, что этот ген также связан с другими аспектами физической активности: адаптацией к нагрузкам, восстановлением после тренировок и риском травм. Это говорит о том, что ACTN3 влияет на мышечную функцию в целом, а не только на скорость.
ACTN3 — далеко не единственный «спортивный» ген. Возьмем, к примеру, ген ACE, который помогает регулировать кровяное давление. Некоторые его варианты особенно полезны для выносливости, поэтому среди гребцов и марафонцев часто встречаются люди с этим генотипом.
Другой важный игрок — ген PPARA, который отвечает за производство белка, который помогает клеткам регулировать обмен жиров и холестерина. У людей с «правильной» версией этого гена мышцы эффективнее используют энергию, что дает огромное преимущество в длительных нагрузках, например, в футболе.
Кроме того, в спортивной генетике важное место занимает изучение восстановления после нагрузок, где ключевую функцию выполняет синтез АТФ — основного источника энергии для клеток. Различия в генах, отвечающих за производство АТФ, могут влиять на то, как быстро организм восстанавливается после тренировки. Например, у некоторых людей быстрее восстанавливается запас АТФ в мышцах, что дает преимущество в интенсивных нагрузках.
«Генетика — это ключ к настройке не только тренировочного процесса, но и стратегии восстановления спортсменов, — объясняет Олег Глотов. — Наши исследования в хоккее показали, что у игроков с менее эффективным синтезом АТФ чаще наблюдались проблемы с восстановлением между матчами. Это могло ограничивать их возможности перейти в сильнейший состав. В хоккее, как в энергоемком виде спорта, каждая минута на льду требует максимума энергии, и если восстановление недостаточно, следующий матч становится испытанием».
Важно помнить, что генетика — лишь часть уравнения. Хотя гены могут способствовать предрасположенности к успеху в определенных видах спорта, не менее важны факторы окружающей среды, тренировки и психическая подготовка. Конечно, понимание генетических механизмов может помочь в разработке индивидуальных программ тренировок, но упорный труд и дисциплина все равно останутся ключевыми факторами успеха.
Генетика в жизни: от гор до космоса
Когда мы думаем о космосе, обычно представляем невероятные виды Земли из иллюминатора или чувство невесомости. Но космической романтики есть обратная сторона: серьезные вызовы для человеческого организма. Например, в условиях невесомости кости теряют до 1,5% плотности в месяц. При этом у некоторых людей снижение плотности костей происходит быстрее из-за генетических особенностей, связанных с обменом витамина D. Это нужно учитывать при планировании будущих космических полетов.
Кроме того, космонавтам нужно справляться с низким уровнем кислорода — гипоксией, которая может возникать на орбите. Устойчивость к гипоксии зависит от генов, которые регулируют способность организма адаптироваться к недостатку кислорода. В результате некоторые люди легче переносят такие условия. Если первых космонавтов отбирали по росту, то теперь специалисты должны учитывать особенности их генов.
Разумеется, даже с развитием космического туризма полеты на орбиту и дальше останутся привилегией, недоступной большинству землян. Другое дело — экстремальные виды спорта. В них тоже не обойтись без понимания генетики.
Генетические факторы важны в альпинизме и других экстремальных видах спорта, влияя на адаптацию к высоте и выносливость. Ученые выяснили, что определенные гены способствуют эффективному использованию кислорода в условиях гипоксии, что критично для высотных восхождений.
В альпинизме гены важны не только в физической подготовке, но и в совместимости участников команды, отмечает Олег Глотов. Исследования показали, что люди с разными генетическими особенностями — например, скоростью адаптации к нагрузкам или выносливостью — могут испытывать трудности при совместных восхождениях. Один альпинист может идти быстрее, другой — медленнее, что мешает эффективной работе в связке. Возможно, наряду со сбором снаряжения участникам совместных восхождений стоит анализировать свои генотипы, чтобы определить уровень совместимости.
Наконец, генетика может принести пользу и при занятиях фитнесом. Если ваши гены предрасполагают к лучшему отклику на силовые тренировки, вы можете сосредоточиться на них, избегая чрезмерных кардионагрузок, которые могут быть менее эффективными или даже вредными. Индивидуальный подход к планированию тренировок снижает риск травм и приближает к желаемым результатам.
Генетика открывает новую эру в спорте и здоровье. Сегодня секвенирование генома, которое когда-то стоило миллионы долларов, сравнимо по цене с годовым абонементом в фитнес-клуб. Самое главное, не просто узнать свои данные, а применить их с умом. Персонализированный подход делает генетическую грамотность полезным инструментом для улучшения качества жизни и достижения целей. (Источник:postnauka.org)