選擇有“金牌基因”的運動員

李雙文

中國人類遺傳資源項目的研究人員透露，劉翔、姚明這些頂級運動員的基因已被采集，以備將來用作挑選運動員的基因參考標(biāo)準(zhǔn)。同時，該項目也已收集丁中長跑運動員的遺傳基因，他們的基因是天生的，可以遺傳給下一代。把基因檢測和優(yōu)秀運動員的遺傳規(guī)律結(jié)合起來，就可能找到選拔優(yōu)秀運動員的全新的科學(xué)依據(jù)。

基因選材是否有科學(xué)依據(jù)?

早在2003年，澳大利亞研究人員的一項研究就為測試基因選拔運動員提供了理論基礎(chǔ)，至少是在選拔那些速度型運動員上是如此，尤其是短跑和長跑運動員。

由澳大利亞悉尼大學(xué)神經(jīng)肌肉研究所和兒童醫(yī)院的楊蘭、麥克阿琴、凱思林以及澳大利亞國立大學(xué)體育研究所一些研究人員組成的研究小組對737名運動員進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)了一種稱為ACTN3(alpha-actinin-3)的基因，可以讓運動員在徑賽(包括短跑和長跑)中獲得好成績，因而稱此基因為“金牌基因”。

在測試中研究人員發(fā)現(xiàn)，普通運動員約30％擁有ACTN3基因，而高水平的耐力項目運動員如長跑等項目的運動員擁有該基因的比例為50％左右，參加奧運會并取得冠軍的爆發(fā)力項目，如短跑、舉重的運動員AC7N3基因的攜帶比例高達(dá)95％，而爆發(fā)力項目的女運動員中，這個基因攜帶比例高達(dá)100％。

顯然，ACTN3基因不僅與速度有關(guān)，而且也與耐力和力量有關(guān)，因此擁有該基因就成為優(yōu)秀運動員的一種特殊標(biāo)志。

ACTN3基因共有兩個變種，分別從父親和母親繼承而來，擁有其中一種變種的人具有短跑選手的素質(zhì)，另外一利則有助十人體參加耐力型運動項目。ACTN3基因的R等位基因可以編碼產(chǎn)生輔肌動蛋白，后者只是在快速肌肉纖維中可以找到，而這些纖維的作用就是提供短跑選手所需的爆發(fā)力和速度，所以R等位基因適宜于短(快)跑和舉重等運動。而ACTN3的另外一種等位基因被命名為X，它并不產(chǎn)生ACTN3，但是與需要有耐力的運動，如長跑有關(guān)。

同時，研究人員又對一些優(yōu)秀運動員進(jìn)行研究(其小50名曾代表澳大利亞參加過奧運會或其他各種國際體育賽事)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)95％的短跑運動員擁有至少一種R等位基因，50％則兩種都有。但是在耐力型選手中只有76％擁有R等位基因，31％是R和X等位基因都具有。此外，在對400名普通人的統(tǒng)計中，有82％擁有一種R等位基因，30％二者都有。一些人從父母雙方繼承兩個X等位基因，這些基因并不產(chǎn)生任何ACTN3，短跑運動員中僅有5％是這樣的，普通人中也只有18％。然而耐力型運動員中有24％擁有兩個X雛位基因。

當(dāng)時，研究小組成員凱思林稱，ACTN3的確切作用目前還不了解，它或許可以在快速有力的肌肉收縮中產(chǎn)生更高的力量吸收或轉(zhuǎn)換功能。但動物研究中表明，ACTN3可直接結(jié)合一種肌絲蛋白actin，后者是肌肉收縮中必需的蛋白。只能說，ACTN3是一種肌動蛋白結(jié)合蛋白，直接與肌肉的收縮有關(guān)，它的表達(dá)豐富，有可能是肌肉力量的源泉。

緊盯“金牌基因”

其實，ACTN3基因只是人類發(fā)現(xiàn)的與運動有關(guān)的無數(shù)基因中的一個。在此之前，已發(fā)現(xiàn)的另一種基因稱為血管緊張素轉(zhuǎn)換酶(ACE)，它所產(chǎn)生的一種酶可以影響人體肌肉的氧氣利用率以及肌肉的生長速度，從而影響到運動成績。

但是，ACTN3基因的發(fā)現(xiàn)還是吸引了更多的研究人員的關(guān)注和進(jìn)一步研究。不僅僅是國外研究人員在關(guān)注AC7N3基因，中國研究人員也肯定了ACTN3基因在運動能力中所具有的重要作用。

研究人員對113名從未進(jìn)行過體育訓(xùn)練的漢族健康男性軍人進(jìn)行18周短跑訓(xùn)練，測試訓(xùn)練后的百米成績，然后用熒光定量多聚酶鏈反應(yīng)(PCR)法分析ACTN3基因的多態(tài)性，并分析百米成績與基因多態(tài)性之間的關(guān)系。

結(jié)果顯示，這些軍人的ACTN3基因呈多態(tài)性分布，其中ACTN3基因雜合子C/T基因型頻率為43％，純合子C/C基因型頻率為40％，T/T基因型頻率為17％，CT、CC基因型顯著性多于TT基因型。而且，這些漢族男性的ACTN3基因多態(tài)性分布特征與歐洲白種男性比較沒有顯著的差異。

這些軍人的運動成績卻因基因型的不同而產(chǎn)生差異。ACTN3基因型為T/T的漢族男性i00米速度為12.98±0.65秒，而C/C基因型的成績?yōu)?3.45±0.78秒，C/T基因型為13.50±0.86秒，

顯而易見，ACTN3基因為T/T型的人100米速度更快，因此比較ACTN3基因多態(tài)性可作為預(yù)測個體速度素質(zhì)的基因標(biāo)記。

同樣，日本研究人員也發(fā)現(xiàn)了ACTN3基因。日本名古屋大學(xué)綜合保健科學(xué)中心押田芳治領(lǐng)導(dǎo)的研究小組在經(jīng)過本人同意的情況下，采集182名運動員的血液和面頰的黏膜細(xì)胞，研究在體內(nèi)控制合成肌肉運動能量物質(zhì)的基因，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩種基因類型，一種是長時間運動能量物質(zhì)供應(yīng)不減的“持久型基因”，一種是與此相比能量物質(zhì)供應(yīng)難以持久的“非持久型基因”。研究人員認(rèn)為，正是由于這種基因類型的差別，使運動員產(chǎn)生身體素質(zhì)的差異，從而決定短跑和慢跑等運動項目的成績。

更多研究的結(jié)論

隨著對ACTN3基因的更多研究成果的出現(xiàn)，加深了人們對該基因的認(rèn)識。它的種類和變異可能影響到運動員的短跑和長跑成績，即與速度和耐力有關(guān)。

以往的研究發(fā)現(xiàn)，人類有兩種類型的骨骼肌纖維。一種是快纖維，它不需要氧來供能，而是直接以糖類作為能源，主要參與需要極限力量和快速反應(yīng)的運動，比如短跑。另一種是慢纖維，主要以有氧的方式參與需要耐力的運動，比如馬拉松。其中的秘密就在于快纖維可以制造一種。輔肌動蛋白，為這種蛋白編碼的基因就叫ACTN3。

而且，一些研究證實，從事耐力項目的運動員ACTN3基因的變異頻率比其他運動員更高。為了深入理解ACTN3基因的作用，澳大利亞悉尼大學(xué)神經(jīng)肌肉研究所的凱思林又在老鼠身上進(jìn)行深入研究。

凱思林等人用遺傳工程技術(shù)創(chuàng)造出大批缺乏ACTN3的老鼠，把這些老鼠與帶有正常ACTN3基因的老鼠一起放在電動跑步機上試驗。在耐力比賽中，輕松獲勝的是缺乏ACTN3基因的老鼠，它們跑的距離平均比其他老鼠遠(yuǎn)三分之一。原因在于，如果老鼠欠缺ACTN3基因編碼的蛋白質(zhì)，就會被另一種細(xì)胞微絲骨架結(jié)合蛋白alpha-actinin2補充，而后者能讓肌肉在更平順、更有效率的有氧通道進(jìn)行新陳代謝，因此腿部肌肉可以反復(fù)收縮而不感到疲勞，也就是說這種老鼠適合于耐力長跑。

另一些研究發(fā)現(xiàn)，ACTN3基因

在不同地域的人中的變異頻率存在差異，非洲平均為10％，而歐洲和亞洲約為50％。為了進(jìn)一步追溯該基因在人類中的進(jìn)化歷史，凱思林的研究小組對96位歐洲、亞洲和非洲人的相關(guān)DNA片斷進(jìn)行了測序。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，ACTN3基因的可變性要高于其周圍的基因序列，說明這這是一個正向自然選擇過程。而ACTN3基因變異賦予了現(xiàn)代人(6萬年前從非洲遷移到歐洲和亞洲)某種適應(yīng)性優(yōu)勢。

擁有ACTN3基因可能就具有了某種運動的天賦，但是，并非說沒有攜帶ACTN3基因的運動員成績就不能提高，而是說如果缺少ACTN3基因，運動員會發(fā)現(xiàn)在爆發(fā)力項目中如果接受的訓(xùn)練質(zhì)量相同，他們可以接近最好的運動成績，但始終不能達(dá)到最好。

不過，即使擁有ACTN3基因，也還要看這一基因的多態(tài)性，即是否變異，才能決定它是與速度型的短跑有關(guān)還是與耐力型的長跑有關(guān)。而現(xiàn)在的研究只是提示，需要爆發(fā)力的優(yōu)秀短跑選手比較有可能帶有ACTN3的R等位基因，也可能是上述中國研究人員發(fā)現(xiàn)的ACTN3基因T/T型。而ACTN3的X等位基因則適宜于進(jìn)行耐力運動。

如何運用基因選拔運動員?

澳大利亞遺傳技術(shù)公司稱，他們已經(jīng)研發(fā)了一種只要提取口腔細(xì)胞就可以檢測ACTN3基因的方法，從而據(jù)此來挑選運動員。

在實驗中，研究人員用來自14種不同運動項目的429名優(yōu)秀運動身上的ACTN3基因，與436名普通人作比較，發(fā)現(xiàn)優(yōu)秀運動員的基因比普通人有更多的獨特排列的特點。因此，在挑選未來的運動員時，只要用棉簽提取一些口腔細(xì)胞，就可選出是否具有先天運動優(yōu)勢的人。

其一，根據(jù)是否擁有ACTN3基因可挑選優(yōu)秀運動苗子。其二，再根據(jù)ACTN3基因的不同類型挑選出速度型(短跑)和耐力型(長跑)選手。也就是說，在選材時可以知道一部分有某種ACTN3基因的人適合做短跑選手，而另一部分有不同ACTN3基因的人則適合做長跑選手。而且，研究人員認(rèn)為，基因能控制個人四成的體能，因而用測試基因來選拔運動員是有可靠根據(jù)的。同時，澳大利亞遺傳技術(shù)公司開發(fā)的這項檢測技術(shù)只需每次100澳元就可檢測一個人是否擁有ACTN3基因。

其實，相關(guān)的基因檢測技術(shù)在中國也產(chǎn)生了，只要進(jìn)行簡單的操作就可以發(fā)現(xiàn)運動員是否攜帶“金牌基因”。研究人員認(rèn)為如果這種技術(shù)能夠應(yīng)用到中國運動員選拔中，將能節(jié)約國家有限的競技體育資源。

與此同時，英國阿伯丁大學(xué)醫(yī)學(xué)院的瓦克哈格博士表示，有職業(yè)足球協(xié)會與他聯(lián)系，咨詢可否通過基因檢測選拔有潛力的運動員，瓦克哈格的回答是肯定的。因為他在2008年初也發(fā)表了一份研究報告，表示他的研究小組已培育出一只擁有驚人體能的超級老鼠，這種小鼠帶有ACTN3基因。

不過，瓦克哈格表示他本人不喜歡使用這樣的選拔方式，但科學(xué)發(fā)展到今天已經(jīng)有能力從基因檢測上選拔更好的有天賦的運動員。而且，他還表示，改造基因可能是早晚的事，因為只要改造了基因，就可以把人類的體育成績大幅度提高。例如，改造基因可以把馬拉松賽跑的世界最好成績由現(xiàn)在的兩小時以上減少到90分鐘。而且，基因改造不會帶來疾病，反而可以令人體魄強健，可儲藏更多果糖以及令心臟更強壯。如果將所有改造的優(yōu)點結(jié)合起來，就可制造出超級運動員。

爭論

顯然，科學(xué)研究結(jié)果提出了今天體育運動中的兩個問題，一是可否用基因檢測這樣的高新技術(shù)來選拔運動員，二是可不可以用基因改造來創(chuàng)造明星和超級運動員。

對于前一個問題，爭論不大，而且包括中國在內(nèi)的很多國家都在這么做。例如，日本國立體育科學(xué)研究中心就提出用分析遺傳基因的方法來選拔冠軍苗子。日本的體育科學(xué)專家認(rèn)為，一流運動員具有的運動能力、肌肉量等，除了與后天的努力鍛煉有關(guān)之外，還與先天素質(zhì)有關(guān)，從基因方面揭示這一素質(zhì)的奧秘對選拔優(yōu)秀運動員十分重要。

因此，日本國立體育科學(xué)研究中心計劃首先建立一個曾經(jīng)獲得過金牌的日本優(yōu)秀運動員的遺傳基因庫，以在上世紀(jì)60年代奪得過世界冠軍的日本運動員為主，并請求正在從事體育活動的優(yōu)秀運動員給予合作。然后，將這些優(yōu)秀運動員的基因進(jìn)行比較分析，研究他們基因序列的共同特點，發(fā)現(xiàn)與運動能力關(guān)系密切的基因序列，尋找出其中的奧秘。

中國在這方面也沒有遲疑，提取劉翔等優(yōu)秀運動員的基因就是正在著手的研究項目。而且中國研究人員正在建立一個中國人的遺傳資源庫，以便讓中國選拔運動員在將來以基因為根據(jù)進(jìn)行選擇。遺傳資源庫的資源分實物標(biāo)本和數(shù)據(jù)信息兩種形式，將由組織器官庫、胚胎遺傳資源庫、血清資源庫、家系遺傳資源庫、造血干細(xì)胞遺傳資源庫等系列組成，并對它們進(jìn)行規(guī)范操作和管理。

而現(xiàn)在這個資源庫主要采集的是優(yōu)秀運動員的遺傳資源，已經(jīng)提取了部分運動員的基因樣本，進(jìn)行了數(shù)據(jù)和實物的保留。中國的體育大學(xué)也開始針對兒童運動員從基因上進(jìn)行選擇，選拔那些具有運動天賦的運動員。目前中國人類遺傳資源庫內(nèi)已經(jīng)整合的資源達(dá)24萬份以上，已經(jīng)初具規(guī)模。

但是，僅以基因檢測選拔運動員也引起了各方的擔(dān)心。有人認(rèn)為，人才的選拔不能光靠先天遺傳，還要考慮后天努力，光從基因選材而沒有后天的努力也不可能造就優(yōu)秀運動員。而且，體育教育和鍛煉不能脫離大眾。如果只面向特殊基因挑選“精英”，而且各個專業(yè)都仿效這種做法，只挑選一些有相關(guān)專業(yè)基因的學(xué)生，剩下沒有特殊基因的學(xué)生和人群該干什么呢?

第二個問題當(dāng)然就面臨更多的反對了，改造基因就是一種事實上的在起跑線上的不公平，有違奧林匹克公平競爭的原則。更何況，人能做造物主或上帝嗎?人能替代自然進(jìn)化的角色來按自己的意愿設(shè)計自己的后代嗎?創(chuàng)造超級運動員就是其中一種。也許，人們可能是在并沒有透徹了解自然規(guī)律之下設(shè)計超級運動員，那時不僅會對運動員個體帶來災(zāi)難，而且會殃及所有人。

(文章代碼：1504)

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