«ЗОЛОТЫЕ ГЕНЫ» ЧЕМПИОНОВ
Развитию спорта даже в самые трудные времена общество уделяет повышенное внимание, особенно выдающимся спортсменам: они — гордость и символ процветания своих наций, их генофонд и будущее.
Обратная сторона олимпийских медалей — это небывалый объем выполняемых нагрузок, которые находятся на пределе возможностей человека как биологического вида.Чемпионам все сложнее удержать первенство: в отдельных видах спорта серебряного медалиста от высшей ступеньки пьедестала отделяют порой сотые доли секунды. Где же искать скрытые резервы? Новые «рецепты» успеха спортсменам готова предложить современная молекулярная диагностика.
Запрограммированное наследство
В процессе профессиональной подготовки спортсменов высокого класса учтено, казалось бы, все: индивидуально расписаны режимы тренировок, питания, фармакологической поддержки. Но вот такой важный биологический фактор, как наследственная предрасположенность организма человека к выполнению различных физических нагрузок, к сожалению, не учтен. Выявить гены, тесно ассоциированные с формированием, развитием и проявлением различных физических качеств человека, стало возможным после успешной реализации многолетней международной программы «Геном человека». Из общего количества генов, превышающего 30 тысяч, на сегодняшний день в мире изучена связь с физической работоспособностью человека более 500. В работах белорусских ученых, как и во многих ведущих международных научных центрах, задействовано порядка 100 генов. Генетические исследования в области спорта и массовой физической культуры открывают широкие возможности для новых открытий, углубляющих и расширяющих понимание процессов в сфере молекулярной биологии и физиологии, связанных со спортом и физическими нагрузками.
По мнению члена-корреспондента Национальной академии наук Беларуси, заведующего отделом иммунохимических и молекулярно-биологических средств диагностики Института биоорганической химии Сергея Александровича Усанова, расшифровка генома позволила посмотреть на человека с практической стороны.
— Если отрешиться от эмоционального восприятия, становится понятно, что человек есть не что иное, как хороший компьютер. Родители записали некоторую информацию, которая была в клетках, своему потомку. Родившийся человек получил определенную генетическую программу, которая в значительной степени определяет его будущее. Если мы сравним геномы людей, то увидим, что они практически все одинаковые, индивидуальное отличие составляет всего лишь одну десятую процента. Но очевидно, что все люди разные. Обусловлено это процессом постоянного изменения генома: замены, мутации, выпадения или дополнения отдельных фрагментов генома, мультипликации (множественности генов) и так далее.
Изучение структуры генов позволяет современным ученым выступать некоторым образом в роли предсказателей и попытаться определить из общего контингента потенциально более успешных людей в спорте. Ученые Института биоорганической химии совместно со специалистами НИИ физической культуры и спорта проанализировали ДНК спортсменов высокого класса Беларуси и дали свою оценку вкладу различных компонентов в достижение высоких спортивных результатов. Реалии таковы: современный уровень тренерского мастерства и максимальных нагрузок на спортсмена предельно высок. Более того, на 70% этот потенциал уже исчерпан. Оставшиеся 30% сокрыты в области наследственной предрасположенности человека к спорту. Этот закодированный материал не только подсказка в деле покорения максимальных высот для состоявшихся спортсменов, но и плато для определения будущих олимпийцев.
Спринтеры и стайеры
Как наследственный аппарат, так и физические нагрузки взаимно влияют на двигательный потенциал человека. Данное положение может служить основой для разработки стратегии отбора перспективных спортсменов среди детей, обладающих наследственной предрасположенностью к спортивным достижениям, и составления тренировочных программ с учетом их индивидуальных особенностей.
Чисто теоретически не исключена ситуация, что у 97% претендентов, которых набрали заниматься в группу пловцов в детско-юношеской спортивной школе, распределение генотипов предположительно покажет отсутствие высоких спортивных результатов в будущем именно в данном виде спорта. Но воспринимать «неперспективную» наследственную комбинацию как клеймо не стоит. Задача состоит в том, чтобы, используя самые современные методы, попытаться помочь юному спортсмену реализовать себя максимально в тех видах спорта, которые ему подходят.
Методами молекулярной диагностики пока еще не стопроцентно осуществляется долгосрочное прогнозирование в спорте. И тому есть ряд причин. Во-первых, для определения всего лишь одного физического качества, например выносливости, понадобится изучить целый комплекс маркеров. Во-вторых, фактор, который в значительной степени ограничивает применение таких методов ранней диагностики, связан с высочайшей конкуренцией и закрытостью информации по аналогичным работам в мире. А это во многом препятствует широкому использованию научных данных в практике.
— Нельзя сказать, что в Беларуси, как и в какой-либо другой стране мира, определив молекулярными маркерами физический потенциал, априори вырастят целую плеяду выдающихся спортсменов, — отметил Сергей Усанов. — Грамотный подход состоит в том, чтобы, опираясь на фундаментальные знания по генотипированию, построить целенаправленную планируемую работу со спортсменами, начиная с юного возраста и заканчивая элитой. Изучать золотые стандарты наших олимпийцев, чтобы понять, какое оптимальное сочетание генов или их полиморфизмов (изменений) в комплексе с правильно подобранными нагрузками тренировочного процесса позволят взойти и удержаться на спортивном олимпе.
Использование знаний о генетическом потенциале, учитывая индивидуальные биохимические и молекулярно-диагностические показатели, может стать решающим фактором, например, в командных видах спорта, где представляется очень важным найти оптимальное соотношение членов команды, которые по своей работоспособности были бы или близки, или идентичны. Взять хотя бы такой вид спорта, как гребля. Произвольное сочетание в команде стайеров и спринтеров приведет к потере драгоценных секунд на старте в коротких дистанциях и финише — в длинных.
Вопросы о том, насколько точно сможет наука сориентировать будущих чемпионов по видам спорта, в Беларуси решаются многими научными коллективами. Более восьми лет в этом направлении работают совместно с НИИ физической культуры и спорта сотрудники отдела иммунохимических и молекулярно-биологических средств диагностики Института биоорганической химии НАН Беларуси. Характерной особенностью молекулярной генетики физической работоспособности, основанной на данных о молекулярной структуре генома человека, является ее индивидуальный характер. Она позволяет проводить коррекцию процесса профессиональной подготовки и направлена на спортивную ориентацию юных спортсменов с учетом уникальных особенностей их конкретных геномов. Применение ДНК-технологий в сфере спорта позволяет выявить не только наследственные факторы риска развития различных патологических состояний и заболеваний сердечно-сосудистой, мышечной, опорно-двигательной, иммунной и эндокринной систем спортсмена, но и предрасположенность спортсмена к развитию и проявлению разных физических качеств, определить некоторые наследственные детерминанты личности. И, что немаловажно, определить особенности метаболизма в организме спортсмена на стадии биотрансформации и детоксикации при усвоении разных пищевых продуктов, биологически активных добавок и лекарств.
Слегка приоткрывая завесу тайны (ведь практически все полученные результаты проходят под грифом «Для служебного пользования»), отметим, что анализ генотипов спортсменов олимпийской сборной подтвердил теорию о том, что «одинаковые» гены у разных людей могут экспрессироваться и работать индивидуально. Так что пока говорить о вычисленном «чемпионском гене», пожалуй, рановато. Тезис: «Спортсменами не рождаются, спортсменами становятся», можно сказать, по-прежнему актуален. Вопрос в другом: что нужно обеспечить, чтобы спортсмен достигал высоких результатов?
По мнению специалистов, формирование чемпионов должно базироваться на массовом развитии спорта. Иначе удачная комбинация генов не получит своего воплощения в жизнь: спортсменов высокого класса просто не из кого будет выбирать.
В Беларуси развитие спорта высших достижений и подготовка спортивного резерва находится в центре внимания государства. В стране развивается система подготовки спортсменов высокого класса, в которую входят детско-юношеские спортивные школы, училища олимпийского резерва, школы высшего спортивного мастерства, центры олимпийской подготовки. Кроме того, функционируют детско-юношеские клубы физической подготовки. Сеть спортивных школ сориентирована преимущественно на олимпийские виды спорта. Так что серьезная база для воспитания и подготовки будущих чемпионов уже создана. Достижения отечественных ученых, в частности в области молекулярной диагностики, помогут тренерам «рассмотреть» будущих олимпийцев и правильно сориентировать их по видам спорта и допустимым физическим нагрузкам.
Соотнести образ жизни с генетикой
Спорт высоких достижений немыслим сегодня не только без предельных физических нагрузок, но и без участия фармакологии. Метаболизм фармпрепаратов, то есть их взаимодействие с различными ферментами, усвояемость и выведение из организма человека стали основой для развития в Беларуси перспективного направления индивидуальной терапии. Использования для восстановления работоспособности организма лекарственных средств, которые слабо подвергаются метаболизму вследствие индивидуальных особенностей спортсмена, может сыграть злую шутку и превратить прием обычного препарата в токсикологическую атаку. А там, смотришь, и до проблем с допингом недалеко.
Нужно сказать, что генетические факторы участвуют при раскрытии целого комплекса потенциальных возможностей человека, не ограничиваясь исключительно спортом. Долю пессимизма привносят в генетически обусловленное завтра «перекочевавшие» в новый организм болезни, как говорят специалисты, генетически детерминированные. Среди последних — рак молочной железы, легких, болезнь Паркинсона, мышечная дистрофия и еще целый ряд заболеваний. К счастью, переданная материальная база — сочетание определенных генов, которые в конечном итоге будут способствовать развитию этих заболеваний, еще не означает, что они неизбежны и необратимы. Важную роль здесь играет образ жизни, который ведет человек. Если он будет стремиться к тому, чтобы исключить вредные факторы, то существует высокая степень уверенности, что удастся избежать проявления «тяжелого» наследства. Поэтому уже сегодня, осознавая важность фактора наследственной предрасположенности, многие люди хотели бы соотнести образ жизни с тем наследственным материалом, которым они располагают.
Наследственные факторы привносят в нашу жизнь и долю оптимизма. Выяснено, в частности, что по сочетанию генов можно предсказать некоторый потенциал человека к абстрактной деятельности и конкретному мышлению. Новому направлению — генетике интеллекта — пророчат большое будущее. Не исключено, что не пройдет и десятилетия, как в практику войдет генетическое тестирование школьников для определения в секции по интересам, а затем и будущей профессии. Тестировать геном человека можно хоть с пеленок, представив затем родителям новорожденного своего рода «карту предпочтений». Разумеется, это дело далеко не завтрашнего дня, в который семимильными шагами спешит попасть молекулярная диагностика.