奧運(yùn)會(huì)離不開科學(xué)家

默默無聞的健康衛(wèi)士

2012年7月，數(shù)百萬人從世界各地來到倫敦，伴隨著他們一起到來的，可能還有各種病毒和細(xì)菌。在人群大量抵達(dá)倫敦時(shí)，一個(gè)國(guó)際醫(yī)學(xué)研究小組，正在對(duì)潛在的新的流感病毒等疾病的傳播進(jìn)行預(yù)測(cè)，并采取應(yīng)對(duì)措施。在人類歷史上，疾病的大規(guī)模暴發(fā)往往與人群大量集中有關(guān)。例如，2010年，在加拿大溫哥華舉行的冬季奧運(yùn)會(huì)上麻疹大流行；2008年，在澳大利亞悉尼天主教青年節(jié)上流感大暴發(fā)等等。因此，像夏季奧運(yùn)會(huì)這樣的盛大群眾集會(huì)，必須考慮疾病對(duì)公眾健康的威脅，特別是有可能在全球范圍內(nèi)傳播的傳染性疾病，盡管很可能最終什么也沒發(fā)生，但必須預(yù)防“萬一”。

為了評(píng)估此類威脅，科學(xué)家啟動(dòng)了曾于2008年運(yùn)行的、一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)程序。它匯集了數(shù)十億人的飛行路線信息，使研究人員能夠看到人們是如何在世界各地移動(dòng)的。評(píng)估這些人攜帶病原體的風(fēng)險(xiǎn)，并與在奧運(yùn)會(huì)期間實(shí)時(shí)獲取的疾病監(jiān)測(cè)信息聯(lián)系起來。如果一種新的流感病毒在亞洲出現(xiàn)，研究人員就可以繪制出疾病的傳播路徑圖，并以此來預(yù)測(cè)其在倫敦暴發(fā)的可能性。此類預(yù)警將使當(dāng)?shù)匦l(wèi)生官員有足夠的時(shí)間向公眾發(fā)出警告，并采取必要的預(yù)防性措施。

人類究竟能夠跑多快？

世界公認(rèn)的第一個(gè)男子100米跑世界紀(jì)錄，是美國(guó)運(yùn)動(dòng)員利平科特在1912年斯德哥爾摩奧運(yùn)會(huì)上創(chuàng)造的10.60秒，距今恰好為100年。目前的世界紀(jì)錄，是博爾特在2009年創(chuàng)造的9.58秒。這意味著人類花費(fèi)了97年的時(shí)間，才將男子100米的世界紀(jì)錄縮短了1.02秒。如果讓博爾特與利平科特同場(chǎng)競(jìng)技的話，當(dāng)博爾特最后沖刺越過終點(diǎn)時(shí)，利平科特才剛剛跑完了90米左右，比博爾特落后近10米的距離。

不過，千萬不要小看了這1.02秒，它真的是來之不易。你瞧，田徑賽跑道從原來煤渣鋪就的泥地，到如今的全天候塑膠跑道；運(yùn)動(dòng)員穿的鞋從普通膠鞋到定制的短跑釘鞋；起跑時(shí)從在地上挖個(gè)坑到如今先進(jìn)的起跑器；在高科技設(shè)備的幫助下，運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練方法越來越先進(jìn)，飲食更科學(xué)、營(yíng)養(yǎng)。所有這些因素都被認(rèn)為是能夠不斷刷新世界紀(jì)錄的重要原因。

近半個(gè)世紀(jì)來，男、女100米的世界紀(jì)錄被屢次刷新。1936年，當(dāng)杰西·歐文在100米跑創(chuàng)造出10.02秒的世界紀(jì)錄時(shí)，曾有人預(yù)測(cè)男子100米的極限速度是10秒。如今，博爾特卻創(chuàng)下了9.58秒的新世界紀(jì)錄。目前的女子100米世界紀(jì)錄，是1988年由美國(guó)運(yùn)動(dòng)員喬伊娜創(chuàng)造的10.49秒，這一令人震驚的世界紀(jì)錄，迄今尚未被打破。研究人員從不同角度對(duì)目前的世界紀(jì)錄進(jìn)行分析后得出結(jié)論說，紀(jì)錄的刷新可能已經(jīng)達(dá)到了頂峰，目前的成績(jī)幾乎達(dá)到了人類能力的極限。但法國(guó)科學(xué)家卻大膽預(yù)測(cè)：男子100米的極限速度是9.29秒，創(chuàng)造這個(gè)紀(jì)錄的時(shí)間極限是2060年。

在高速賽道上飛奔

男子馬拉松的世界紀(jì)錄，在1908年起的103年間，整整縮短了50分鐘，換算為距離約為12千米。目前的世界紀(jì)錄，是肯尼亞名將馬考在2011年創(chuàng)造的2小時(shí)03分38秒。女子馬拉松的世界紀(jì)錄，在1926年起的79年中，奇跡般地縮短了70分鐘，換算為距離約為15千米。在此期間，盡管有人認(rèn)為“馬拉松對(duì)于女性過于殘酷”，但是世界紀(jì)錄還是被不斷刷新。目前的世界紀(jì)錄，是英國(guó)長(zhǎng)跑名將拉德克里夫在2005年創(chuàng)造的2小時(shí)17分42秒。研究人員預(yù)測(cè)，未來的馬拉松世界紀(jì)錄，男子為2小時(shí)左右，女子為2小時(shí)10分左右。

事實(shí)上，無論是100米還是馬拉松，科研人員對(duì)跑道和賽道所作的不斷改進(jìn)，對(duì)世界紀(jì)錄的不斷刷新，無疑產(chǎn)生了重要的影響。在1991年的世界田徑錦標(biāo)賽男子100米決賽中，正是能產(chǎn)生強(qiáng)大反彈力的高科技塑膠跑道，幫助美國(guó)名將劉易斯創(chuàng)造出9.86秒的世界紀(jì)錄。而且，參加決賽的8名運(yùn)動(dòng)員中有6人跑進(jìn)了10秒大關(guān)。 在近年來的馬拉松比賽中，彎道和上下坡道明顯減少了。1998年和1999年，在幾乎沒有高低差的位于德國(guó)柏林的高速賽道上，巴西和肯尼亞運(yùn)動(dòng)員，分別創(chuàng)造了當(dāng)時(shí)的男、女馬拉松世界紀(jì)錄。

徑賽場(chǎng)上的黑色旋風(fēng)

目前，世界田徑錦標(biāo)賽100米項(xiàng)目的前10名，包括博爾特、蓋伊、鮑威爾等名將，全部都是黑人運(yùn)動(dòng)員，而且?guī)缀醵紒碜匝蕾I加、巴巴多斯、古巴等加勒比國(guó)家。其中，牙買加人口為260萬人，巴巴多斯的人口僅為26萬人，加勒比大國(guó)古巴的人口也只有1120萬人。為什么加勒比各國(guó)運(yùn)動(dòng)員能夠包攬?zhí)飶蕉膛茼?xiàng)目的金牌呢？研究人員所作的初步調(diào)查發(fā)現(xiàn)，盡管這些短跑精英的國(guó)籍不同，但他們的祖先全部來自西非。而在中、長(zhǎng)距離的項(xiàng)目中，來自埃塞俄比亞、肯尼亞、摩洛哥、阿爾及利亞等東非、北非國(guó)家的運(yùn)動(dòng)員，包攬了全部金牌，而來自西非的運(yùn)動(dòng)員，則幾乎全軍覆沒。難道黑人運(yùn)動(dòng)員天生就有“金牌基因”？

尋找“金牌基因”

英國(guó)的研究人員正試圖從基因角度分析牙買加運(yùn)動(dòng)員的獨(dú)特能力，及其共同具有的所謂“金牌基因”。他們花費(fèi)了10多年時(shí)間，致力于收集長(zhǎng)跑王國(guó)肯尼亞，以及在短距離項(xiàng)目中占據(jù)優(yōu)勢(shì)的牙買加、美國(guó)等國(guó)家1000多位頂級(jí)運(yùn)動(dòng)員的DNA。在對(duì)他們的基因進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，確實(shí)存在著與瞬間爆發(fā)力類競(jìng)技項(xiàng)目有關(guān)的、名為“ACTN3”的基因，該基因具有增強(qiáng)肌肉構(gòu)造的功能。研究結(jié)果顯示，大約75%的牙買加短跑運(yùn)動(dòng)員的ACTN3基因的類型為“CC型”；而在長(zhǎng)跑、越野滑雪等需要具備耐力的運(yùn)動(dòng)員中，ACTN3基因的類型為“TT型”者占據(jù)了較高比例。

基因突變?cè)谌祟惙N群中是經(jīng)常發(fā)生的。隨著越來越多的個(gè)人基因組被測(cè)序，科學(xué)家開始探究一些罕見的基因變異，這些變異將產(chǎn)生區(qū)別于世界級(jí)運(yùn)動(dòng)員的超級(jí)運(yùn)動(dòng)員。例如，芬蘭的越野滑雪選手門蒂蘭塔的名為“紅細(xì)胞生成素受體”的基因突變，使他擁有比常人更多的紅細(xì)胞。因此，他的攜氧能力也比常人提高25%～50%，這一優(yōu)勢(shì)幫助他在冬季奧運(yùn)會(huì)的越野滑雪中贏得了7枚獎(jiǎng)牌。

奧運(yùn)會(huì)的前景

隨著越來越多的與競(jìng)技實(shí)力有關(guān)的基因被發(fā)現(xiàn)，未來的奧運(yùn)會(huì)將面臨三種前景。第一種前景是，奧運(yùn)會(huì)將繼續(xù)成為運(yùn)動(dòng)員展示遺傳基因優(yōu)勢(shì)的舞臺(tái)；如果奧運(yùn)規(guī)則的決策者承認(rèn)這種遺傳基因的角逐是不公平的，那么第二種前景是，對(duì)每一個(gè)運(yùn)動(dòng)員的基因進(jìn)行測(cè)試，然后讓具有優(yōu)勢(shì)基因的運(yùn)動(dòng)員單獨(dú)舉行比賽，以此來給不攜帶優(yōu)勢(shì)基因的運(yùn)動(dòng)員更加公平的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)會(huì)；第三種前景是，如果基因改造被證明是安全的，就允許不具備遺傳基因優(yōu)勢(shì)的運(yùn)動(dòng)員，通過基因工程對(duì)他們的身體進(jìn)行“升級(jí)改造”，但這種被稱為“基因興奮劑”的做法如今是被明令禁止的。

盡管基因興奮劑目前在很大程度上還是理論上的，但由此帶來的困惑是，如果小時(shí)候?yàn)榱酥斡扮牋罴?xì)胞貧血”而進(jìn)行過基因治療的運(yùn)動(dòng)員，是否要被永遠(yuǎn)取消參加奧運(yùn)會(huì)的資格？怎樣才能輕松、準(zhǔn)確地檢測(cè)出某種基因變異是天生的，還是后天引入的？