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寻找奥林匹克基因丨记于冬奥会落幕

 

图: Chelsea Beck/Gizmodo

北京时间2月25日,2018年平昌冬奥会闭幕式在平昌奥林匹克体育场举行,“北京八分钟”惊艳全场。十几天的冬奥会中,有很多精彩瞬间值得回味。对于每一位运动员,每一秒的成绩都来之不易。如何提高训练效果,防止运动损伤,对运动员至关重要。而如今,基因检测则成了一项运动员青睐的新技术。

早在2014年,乌兹别克斯坦宣布了一项计划,希望在未来的奥运会上助其一臂之力:对乌兹别克儿童进行DNA检测以确定其运动潜力。

Rustam Mukhamedov是乌兹别克斯坦生物有机化学研究所的一名科学家,他已经对乌兹别克运动员的基因进行了两年多的研究。他当时表示,其团队已经筛选出50个基因帮助识别未来的奥运选手。通过血液样本,乌兹别克斯坦将对年龄为10岁的儿童进行DNA检测,并以此为基础,告知父母他们的孩子最有可能擅长的运动。Mukhamedov告诉自由欧洲电台:“我们希望这些方法能够帮助选择未来的冠军。”

运动能力与遗传密码

长久以来,全世界科学家们一直在探索那些运动明星和遗传密码之间的联系。乌兹别克斯坦是第一个对青少年进行基因检测以甄别未来运动员的国家,但它可能不会是最后一个。

澳大利亚维多利亚大学的Nir Eynon一直致力于遗传学及运动能力的研究,他表示:“精英运动员,例如能在两小时跑完马拉松,或在10秒及更短的时间内跑完百米的人,的确在基因上具有运动天赋。”

但问题在于,直至今日,人类基因组中到底哪些基因让精英运动员如此强健、快速,仍没有答案。

不过,当运动员想要进一步提高成绩时,即使检测结果可能只是安慰剂,这似乎也是很有价值的。在某种程度上,这可以带来精神上的优势。但这也使得运动员们特别容易受到伪科学或还未得到证实的研究影响。例如,在2016年的夏季奥运会上,运动员便被发现使用肌内效贴布(一种柔软、有弹性的胶带)保护受伤或容易受伤区域,冷冻疗法(将身体暴露于零下的低温环境)以应对损伤,呼吸鼻条改善气流,以及静脉补液提高液体摄入的效率。但实际上,所有这些策略几乎没有任何科学依据。而在奥运会之外,这种热情也在持续:运动员可能会采用新兴、有争议的技术以求提高成绩。

阿尔伯塔大学卫生政策研究员Timothy Caulfield说道:“从营养补充剂、恢复策略到伤害处理和基因检测等,运动员的很多做法确实缺乏证据。围绕这些的安慰剂效应可能会有所帮助,至少给他们的印象是这样的。但不幸的是,当运动员使用这些时,很可能会促进伪科学的传播。”

科幻小说作家Arthur C. Clarke曾经写道:“任何足够先进的技术都与魔术无疑。”而在体育运动中,“魔法”经常以先进技术的名义来传播。

遗传学便尤其容易被奇妙的想法所开发,虽然现在还不可能通过DNA在生物学上预测人们更适合哪种运动,或者如何最好地处理运动损伤,但科学的进步可能意味着,DNA将在运动员的未来训练中发挥重要作用。

目前,一些小型研究已经找到了可以使训练和伤害恢复更为有效的基因。例如,一种有助于胶原蛋白生成的基因突变COL1A1,似乎可以降低运动员膝关节前交叉韧带(ACL)损伤的风险;而ACTN3基因,几乎肯定会影响运动员的表现,并经常会出现在像短跑运动员这样奥林匹克级别运动员的基因中。

但迄今为止,大多数的研究的规模还太小,无法从中得出更多结果及未来研究方向。更不用说,身体中不同基因的相互影响和相互作用方式是无限复杂的。澳大利亚维多利亚大学的Nir Eynon介绍:“影响运动能力的基因可能不会是一种或两种基因,它是成百上千的基因。但即使是这样,它们对运动成绩的贡献可能也很小,这是非常非常复杂的。”此外,他还表示,这些基因在不同的人群中也可能会有很大的差异。如澳大利亚和非洲的两组运动员可能有着不同的“运动基因”,但他们都是非常优秀的运动员。

基因检测,真能带来答案吗?

虽然很多“运动基因”还未被发现,但相关的基因检测项目已经如火如荼地展开。仅在美国,至少有五家DTC基因检测公司推出了针对运动能力的基因检测。这些公司中有许多与专业的运动团体合作,这无形中增加了产品的功效,并增强了对消费者的吸引力。

例如,美国基因检测公司Orig3n便与多个体育团体建立了合作伙伴关系,在职业体育赛事中对运动员进行DNA检测。埃及足协也聘请了基因检测公司DNAFit来帮助提高球员的表现。同样,巴塞罗那足球俱乐部也通过基因检测以确定哪些球员更易受伤,并相应地设计训练计划。

在平昌冬奥会期间,美国消费级基因检测公司23andMe一直在开展一项名为“冠军DNA”(DNA of a Champion)的活动,分享了一些冬奥会传奇运动员从23andMe公司获得的体验。在活动网页的一段视频中,奥运金牌得主、速滑运动员Joey Cheek说道,他在23andMe检测结果最终“被证明是正确的”,虽然他在职业生涯早期比其他速滑选手的速度慢很多,但他拥有与力量型运动员相关的基因。尽管科学界曾表示过强烈警告,正如科学家们在2015年发表的一份共识声明中写道,这样的检测“没有在人才识别中发挥作用,也没有在个性化的训练方法上发挥最大的作用。”

此外,由前奥运短跑选手Andrew Steele共同创立的DNAFit公司也声称,其检测“将永远改变你对健身和营养的思考方式”。如今,Steele负责该公司的产品开发,并通过Helix公司的DNA应用商店提供健康、营养和运动方面的检测。DNAFit在网站上承诺:“我们会将您的实验室数据转化为行动。从反应能力、力量、耐力、恢复能力到宏观和微量营养素的需求,我们会进行详细分析。”

Steel表示:“这其中有很多误解,人们认为遗传学将提供某种形式的人才鉴定。没有科学依据或伦理基础能够说,某人能够或不能成为一名基于其遗传基础的运动员。我也否认这样的说法,即依据一个‘基因档案’便能让人成为一名优秀的运动员。”换句话说,一个人可能拥有速度方面的基因,但是如果不努力训练,那依然没什么用。同样地,即使是那些没有遗传天赋的人,后天的努力也能让其走得很远。

但Steele认为,尽管许多科学家并不同意,但该公司的检测在训练和预防损伤方面是很有用的。他解释道:“如果你知道团队中,有四到五个人具有特定的高风险倾向,那么你就可以将某些人的训练方法调整到低于平均水平。”

立刻使用还是静待发展?

Steele介绍,DNAFit只对那些已经被证明与健康或运动因素有关联的基因进行检测。但这些研究可能无法达到像Eynon这样科学家的标准。例如,该公司引用的其中一篇文章提到了与肌腱病相关的COL5A1基因,该研究只是观察了南非和澳大利亚的几百例个体。该公司还引用了另外9项与该基因有关的研究,但这些研究的规模和限制人群都较为相似。综上所言,这些发现具有重要的意义,但对于接受DNAFit公司检测的人来说,可能仍没有足够的意义来给他们提供可行建议。因为这些研究从根本上还不够广泛,还不足以成为决定性的因素。

Steele并不否认这一点。但是他表示,只要研究能够明确这些数据会产生哪些影响或影响不大,那么研究便是有前景的,运动员也有权获取这些信息。此外,凭借目前的遗传学研究,也可以帮助运动员更加有效地进行训练并防止受伤。

DNAFit拥有研究机构,2016年,公司研究人员共同撰写了一项研究,探讨了遗传数据如何影响运动训练。研究人员还开发了一种算法,能够将运动员基于15种不同的基因,分配高强度或低强度训练。研究者也会故意将运动员错配开,一般来说,那些基因型与训练强度相匹配的人会表现得更好。

Steele强调:“遗传学在体育领域的研究只是冰山一角,但这并不会成为其效用的障碍。只要科学、正确地使用,那么我们就不应该等待。”

对于这样的逻辑,来自斯坦福大学的Stuart Kim表示认同。

他说:“我的整个职业生涯都作为科学家,我觉得所有事情都必须百分百正确。但如果有60%的可能性是真实的,并且你是一名优秀的运动员,那么进行基因检测也没有多大的坏处。”在个人层面上,要证明某个特定的训练团队是否有效几乎是不可能的。这也意味着如果只看结果,也很难证明它不起作用。

生物伦理学家Caulfield也表示,在证据根本不存在的情况下,他对一切都持怀疑态度。不过,目前正在进行的一些研究是令人信服的。例如,为了解运动能力的遗传基础,Athlome联盟正在跨越多个国家和研究机构进行大量研究。该联盟发起的“1000 Athlome Project”旨在到2020年,对1000名来自西非、东非的短跑和长跑运动员的基因组进行测序(2018年的目标是达到100名)。

Eynon也是该联盟的一员。去年他在一篇文章中指出,虽然20年来的研究已经发现“没有一套遗传变异可以预测个人的运动表现和受伤倾向”,甚至还有许多文章充满了错误甚至已经失效,而运动遗传学研究终于经历了一个模式转变,并处于悬崖边缘。他在文中写道,现在越来越清楚的是,我们需要远离小型的候选基因驱动研究,而应通过全基因组测序的方法,获得基因组如何影响运动反应的更全面、更公正的研究结果。

Eynon认为,未来人们对基因的理解完全有可能影响精英运动员训练和比赛的方式,甚至可能影响普通健身运动员的运动方式(世界反兴奋剂协会已经开始禁止使用基因疗法来提高运动员的表现,但并没有禁止基因测试)。

但是,这可能会带来一系列后果。很容易想象,未来孩子们会被鼓励去参加体育运动,因为他们拥有正确的基因;或者更加极端,基因检测成为奥运会运动员或NBA选秀的一部分。

Eynon说:“我们真正害怕的是,人们会根据基因,在很小的时候就筛选运动员,并告诉孩子们,‘你很有天赋’或者‘你没有天赋’。但这并不是绝对正确的。”

至于乌兹别克斯坦想要培育一个拥有基因天赋冠军的宏伟计划,很难判断将有怎样的结果。迄今为止,关于这50个冠军运动员基因的研究从未被发表过。而在这个奥运赛季,乌兹别克斯坦只有两名运动员参加比赛。到目前为止,他们没有赢得任何奖牌。

参考资料:

1. The Search for the Olympian Gene

2. Variants within the COL5A1 gene are associated with Achilles tendinopathy in two populations.

3. Uzbekistan Plunges Into Gene Pool To Spot Future Olympians

4. https://www.23andme.com/dna-champion/

5. http://www.athlomeconsortium.org/

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本文由 测序中国 作者:戴胜 发表,转载请注明来源!

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