Книга: Атлетичный мозг [Как нейробиология совершает революцию в спорте и помогает вам добиться высоких результатов]

В поисках нужных генов

В поисках нужных генов

В этой книге порядка 100 000 слов, или 730 000 знаков, включая пробелы. Представьте, что вы собрали четыре с лишним тысячи экземпляров, тогда всего в них будет 3 миллиарда символов — что соответствует числу «букв» в геноме человека. Эти буквы представлены четырьмя аминокислотами: аденином, цитозином, гуанином и тимином — которые соединены попарно «ступеньками» вдоль скрученной «веревочной лестницы» — молекулы ДНК.

В «тексте» из этих букв закодирован план, в котором есть место всему, из чего мы состоим. Такая их последовательность распределена по 23 парам хромосом, но ее также можно разбить на отдельные составляющие, называемые генами. В каждом гене находится рецепт отдельных структур или белков в организме. Практически каждая клетка, каждый волосок, каждая капля крови содержит копию каждого гена (а всего их 20–25 тысяч), и все они взаимодействуют множеством различных способов, что объясняет удивительную сложность человеческого организма.

Сегодня отдельные клубы уже прибегают к использованию генетического анализа для создания профилей игроков и оценки риска получения ими различных травм. В частности, британская компания DNAFit благодаря применению генетических маркеров помогает разрабатывать индивидуальные программы тренировок футболистов с учетом характеристик их генетического кода. Компания имеет опыт сотрудничества с несколькими командами Премьер-лиги.

«Какого-то одного гена, от которого зависит успех в спорте, не существует,[235] — говорил в интервью Daily Mail главный научный сотрудник DNAFit доктор Кит Гримальди. — Нет „гена Лионеля Месси“; мы помогаем добиваться успеха с теми генами, которые есть у конкретного человека». По мнению Гримальди, со временем использование генетического анализа в спорте будет только расти. «Будет странно, если через несколько лет это не станет абсолютно обыденным делом. Должно быть как раз наоборот. Мы не обещаем чего-то сверхъестественного, мы лишь пытаемся уменьшить риски».[236] Это как привычка пристегиваться в автомобиле или смотреть налево и направо, переходя дорогу.

Однако перспектива использования генетического анализа для отбора молодых игроков вызывает у него куда меньше энтузиазма: «Этот метод ничем не отличается от других, хотя бы даже от элементарного замера длины рук и ног, а такие вещи нетрудно заметить уже в детском возрасте. Большую часть информации, необходимой для выбора вида спорта или подбора молодежи в команду, можно получить с помощью секундомера и рулетки».

Что касается физических данных, здесь с ним не поспоришь. Но с психологическими факторами, как та же кратковременная память или исполнительные функции, все иначе. Нет сомнений в том, что уже совсем скоро команды и тренеры, оценивая потенциал игрока, начнут обращать внимание на нейрогенетику. Преимущество любыми средствами.

У людей встречаются разные варианты определенных генов (например, такой-то вариант кодирует определенный цвет волос), хотя зачастую наша индивидуальность — результат взаимодействия различных генов и среды. Для решения проблемы, то есть отделения биологического от социального в человеке, ученые-генетики стремятся привлечь к своим исследованиям близнецов. Однояйцевые близнецы обладают одинаковым набором генов, разнояйцевые — разным. Следовательно, сравнивая проявления отдельных черт у больших групп однояйцевых и разнояйцевых близнецов, можно оценить степень влияния генов на формирование этих черт. Поскольку близнецы, как правило, живут в одной среде, то, если между однояйцевыми окажется значительно больше сходства в каком-либо конкретном аспекте по сравнению с разнояйцевыми, это будет означать, что в данном случае основную роль играют именно гены.

В Японии провели исследование, в ходе которого сравнили таким образом сотни пар одно- и разнояйцевых близнецов на предмет объема кратковременной памяти. Выяснилось, что разница в возможностях пространственной кратковременной памяти у них на две трети имеет генетическую природу.

Кроме того, была установлена связь между одним из вариантов гена COMT и высокими результатами выполнения заданий на кратковременную память, а также низкой активностью префронтальной коры при выполнении таких заданий.[237] В этой зоне мозга важнейшую роль с точки зрения кратковременной памяти играет нейромедиатор дофамин, поэтому было сделано предположение о том, что ген COMT как-то влияет на скорость его расщепления. Впрочем, однозначных свидетельств в пользу такой гипотезы нет.

Ученые определили гены, ответственные за скорость обработки информации и способность мозга осуществлять функцию контроля и переключать внимание между различными задачами.[238] В одном исследовании с участием близнецов прямо указывалось, что индивидуальные различия в качестве исполнительных функций практически на сто процентов определяются генетикой.[239]

Итак, пускай человеческий мозг пластичен и может меняться под воздействием среды, гены тем не менее определяют характер основных биологических процессов внутри его и также могут опосредованно влиять на кратковременную память, исполнительные функции, а значит, и коэффициент спортивного интеллекта. Как мы уже знаем, люди с определенными генами физически более предрасположены к занятию соответствующими видами спорта. Аналогичную зависимость можно проследить и в отношении мозга и спортивного IQ.

Бывает, что замена одной-единственной буквы из трех миллиардов влечет громадные последствия для тела человека или его мозга. Скажем, есть люди, у которых аэробная выносливость развивается благодаря тренировкам быстрее, чем у других, и эта разница в способности к научению хотя бы отчасти объясняется генетикой.

Доктор Клод Бушар провел три исследования, в которых участвовали пары однояйцевых близнецов и просто братьев.[240] Бушар давал испытуемым одинаковые программы тренировок и отслеживал изменения в пиковом потреблении кислорода во время выполнения физической нагрузки, а это важный показатель уровня физического развития. Разброс результатов у братьев оказался в 6–9 раз шире, чем у близнецов. Это помогло Бушару, благодаря проекту исследования семей HERITAGE, выявить 21 вариант генов, позволяющих спрогнозировать изменения в уровне аэробной способности человека, иначе говоря, в уровне физподготовки, под воздействием физических нагрузок.

Обучаемость самого мозга, или его пластичность, также может включать генетический компонент, причем это зависит от замены одной-единственной буквы в одной из пар оснований, входящих в структуру ДНК. В результате этой замены кодируется другая, очень похожая аминокислота, что приводит к образованию у некоторых людей другой, очень похожей разновидности белка под названием BDNF (нейротрофический фактор головного мозга). Мы уже говорили о нем выше, в главе 3. BDNF стимулирует образование новых межнейронных связей, запускает критические периоды, объясняет действие механизмов научения и памяти в процессе практики. Он также является естественным гормоном роста головного мозга. Ген, локализуемый на 11-й хромосоме и кодирующий этот белок, называется геном BDNF. Различают два его типа.

Примерно 65 % людей имеют вариант Val66Val, а около 35 % — вариант Val66Met.[241] Последний кодирует белок BDNF, немного отличающийся от обычного, встречающегося у большинства людей. Его отличие в том, что он хуже распределяется по нейрону, поэтому при возбуждении нервной клетки высвобождается на 30 % меньше BDNF. Вариант Val66Met ответствен за аномалии развития коры больших полушарий, за нарушения памяти, а также снижение активности средней части височной коры. Кроме того, было установлено его влияние на снижение нейропластичности.

В специальном исследовании на аппарате ТМС замеряли уровень мозговой активности во время выполнения простых движений, например быстрого нажатия клавиш. Интенсивность электрических импульсов, посылаемых от мозга мышцам, при этом изменялась, но лишь у тех испытуемых, кто имел более распространенную разновидность гена BDNF. Таким образом, у людей, обладающих вариантом Val66Val, мозг легче меняется под влиянием нового опыта, а значит, он более обучаем.