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澳大利亚将用基因技术“打造”运动健将


http://www.sciencehuman.com   科学人 网站 2004-08-31

 

  澳大利亚媒体报道,澳大利亚科学家目前正在对本国顶级运动员的基因样本进行研究,以用来“打造”运动健将。
  澳大利亚《每日电讯报》27日援引一些科学家的话说,这种科技可以让家长们了解,他们的孩子会在哪一类体育运动中表现出众,以及他们是否拥有能生育出超级体育明星的基因。
  据报道,澳大利亚体育研究院等研究机构的专家目前已经分析出影响人类力量和耐力的基因。
  基因专家罗恩· 特伦特说:“我们识别这些重要基因的原因之一,就是它们可以帮助我们制定更好的训练计划,或者指导运动员重新选择他们更擅长的项目。”澳大利亚法律改革委员会主任戴维·魏斯布罗特说,他对这项新科技表示欢迎。“基因科学和技术的进步,可以帮助我们培养下一代超级明星”。他说:“我们使用(生物)工程学技术制造了更快的帆船和更好的球拍,这也可以成为我们培养更出色运动员的方法。”澳大利亚虽然只有2000万人口,但却是一个体育强国。不过,有专家警告说,如果不利用基因技术,澳大利亚体育大国的地位将会逐渐衰落。 [新华]

 

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北京2008,基因兴奋剂的首映式?

  今年的雅典奥运会是国际奥委会主席罗格上任以来的首届奥运会,由于他的医学背景,兴奋剂检测工作更加严格。随着雅典奥运会鸣金收兵,人们开始将反兴奋剂的目光转向2008奥运会的举办地北京,许多科学家预言,最近炒得沸沸扬扬的基因兴奋剂在北京奥运会上可能是反兴奋剂工作的焦点。
  基因兴奋剂已成必然
  基因兴奋剂就是向运动员注入新的基因,用改变基因的方式来改善运动员的耐力等各种运动能力,以提高运动成绩。撰写《转基因运动员》一书的作者安迪·迈阿博士表示,运动员们已经开始与转基因研究前沿的科学家接触。他预言,借助转基因技术,未来几年,100米跑成绩可缩短到8秒内。
  转基因本来是科学家们治疗各种疑难杂症的新技术,但是心术不正的人也会将它用于其他目的,就像促红细胞生成素EPO一样。当初,世界上最大的生物技术公司安进公司在发明EPO时,目的是为了改善人类生活质量。EPO是一种人体蛋白,可以刺激人体产生更多的载氧红细胞,帮助血液运输氧,从而可以用来缓解肾衰病人和化疗病人的贫血症状。由于其可以帮助血液将更多的氧输送到饥饿的肌肉,从而增加运动员的耐力,于是自行车和长跑等运动员开始将EPO作为兴奋剂使用。为安进公司每年带来50多亿美元收入的EPO在治病救人的同时,在运动场也在扮演着不光彩的角色。而当EPO检测方法刚刚问世不久,安进公司又研制出新一代EPO,效果更持久,而且更难检测。
  比传统兴奋剂更高级的基因兴奋剂的出现,标志着一个新时代的开始。
  1999年,宾夕法利亚大学的教授詹姆斯·威尔逊和他的研究团队在为肾病患者寻求疗法的时候,将一种EPO基因成功植入猴子的大腿肌肉中,并帮助猴子维持稳定的红细胞供应。
  去年,悉尼儿童医院的科学家发现,短跑选手体内更多的存在ACTN3相关的R等位基因,而长跑选手题内更多的存在ACTN3相关的X等位基因,一旦科学家发现了ACTN3转基因法,短跑和长跑运动员的成绩将大大提高。
  今年3月,宾夕法利亚大学的另一位教授李·斯威内公布了他们的最新发现,他们发现了类胰岛素生长因子IGF-1基因,并将该基因植入大鼠肌肉中,结果这些大鼠的肌肉大小和力量增加了15%至30%,观察发现,这些大鼠在爬楼梯运动时,肌肉力量可成倍增加。这一结果表明,如果健康的运动员接受了IGF-1基因的肌肉注射,再接受训练,肌肉会更加强壮,效果会更加持久,肌肉损伤会更容易克服。
  基于这些研究成果的不断问世,科学家们预测,今年的雅典奥运会,转基因运动员可能已经存在。国际奥委会曾预计,基因兴奋剂的出现还需要10年时间,现在看来这一时间已大大缩短。
  去年,国际奥委会已将基因兴奋剂列入违禁药物的黑名单。2008年北京奥运会上,基因兴奋剂的使用也许会成为必然。
  基因兴奋剂难以检测
  李·斯威内教授说,已经有运动员愿意花10万美元接受肌肉转基因,这对某些科学家和研究机构极具吸引力。面对基因兴奋剂的威胁,国际奥科委主席庞德表示,要从多方面禁止运动员使用基因兴奋剂。各国监督部门应对基因疗法的临床试验严格监督,建立完善的监督机制。
  但是,监督机制往往具有局限性,比如在美国,食品和药物管理局(FDA)和国立卫生研究院负责对基因疗法实施严密监控,但这些机构的监督范围只能是联邦政府资助的研究项目,对私人公司来说,监督显得很无力,哪些非学术性研究中心会为了自己的经济利益而逃避美国国立卫生研究院的视线。科学家们表示,那些地下实验室会冒险从事基因兴奋剂的交易,只要有钱、技术、运动比赛的压力,地下实验室就会出现。而且,这些新技术一旦在科技刊物上公开发表,大部分分子生物学研究生能够掌握相关操作,花10万美元就能建立这样的一所地下实验室。尽管如此,庞德表示,国际奥委会将竭力去发现这类实验室,并勒令其关门。
  打击基因兴奋剂的另一个难题是基因兴奋剂很难检测,原因在于它是从细胞水平增强人体天然细胞功能来发挥作用的。目前唯一可用的方法就是肌肉活组织切片检查,但是很明显,运动员参加比赛时,不可能让检测人员切掉一块肉,因此远远不像取尿样或血样那么简单,所以目前的方式操作性不强。国际反兴奋剂机构和美国反兴奋剂机构正在合作研发新的基因兴奋剂检测技术,比如成像技术和分子学方法。
  既存在地下实验室,又没有有效的检测方法,我们还能有其他的选择吗?
  基因兴奋剂合法之争
  实际上,并非所有人都赞成庞德的观点,一些科学家希望转基因能成为既有用又合法的训练工具。
  安迪·迈阿博士认为,国际奥委会不能像对待其他兴奋剂那样来对待基因兴奋剂。人们已经逐渐意识到,基因疗法对社会非常有利,它可以促进健康、造福于人类。迈阿博士还表示,对运动员来说,转基因只是一种训练工具而已,与通过增加红细胞浓度来提高耐力的传统高原训练没有什么区别,自从40多年前反兴奋剂运动开始至今,国际体育团体对技术的公平性和非公平性缺乏相应的区别标准。
  还有人认为,有些人的基因会发生自然变异,允许运动员使用基因兴奋剂事实上可以使这种天生的不平衡拉到同一起跑线上,转化为公平竞争。国际奥委会应该在将基因兴奋剂合法化的基础上,促使不同国家能相对平等和公平地获得各种转基因技术。
  而且,有些运动员使用转基因技术是为了治疗目的,我们知道,每天高强度的训练常常会导致肌肉、肌腱和神经组织等的损伤,而使用基因疗法来医治这些损伤,会得到更快的恢复,从这个意义上来说,选择基因兴奋剂应该是合法的,相反,剥夺运动员的这种治疗权力才是真正的不公平。
  然而,主张反基因兴奋剂的科学家认为,基因技术的出现将改变运动的本质:运动是训练、技术和奉献的共同结果。未来的运动将只是生物工程的产物。但迈阿博士反驳到,从某些方面讲,转基因与运动的本质完全一致:运动就是不断提高成绩,运动就是一种技术。
  但是,“是药三分毒”,基因兴奋剂同其他兴奋剂一样,对人体存在潜在的副作用。基因疗法的副作用已有报道,在美国,已有一位肝功能失调的病人在参加基因治疗的临床试验中死去,两位免疫失调的欧洲儿童在接受基因疗法后出现白血病症状。
  或许,我们即将面临的最大问题不是运动精神是否延续,而是那些想方设法服用各种兴奋剂运动员的健康。[科技日报]

 

非洲人善于奔跑的秘密

  1968年,肯尼亚人基普·凯诺在墨西哥城奥运会上勇夺男子1500米赛跑的冠军,并且打破了这个项目的世界纪录。从那以后,基普·凯诺的同胞一直延续着他的辉煌。迄今,男子3000米场地赛跑;15公里、20公里、25公里公路赛跑的世界纪录;以及马拉松和半程马拉松的世界最好成绩都握在肯尼亚人的手中。与此同时,肯尼亚女运动员在这一领域同样有不俗的表现。
  令人惊奇的是,创造这些成绩的世界级选手都来自肯尼亚的瑞弗特峡谷地区,他们同属于一个叫做卡伦金的部落,而这个部落的人口总数只有300多万。
  在中长跑项目的“卡伦金现象”出现在东部非洲的同时,世界上跑得最快的短跑名将则大多出生于西部非洲。对于非洲人突出的奔跑天赋,科学家们除了寻找运动生理学的解释外,也一直在进行遗传学的探索。
  萨丁领导的丹麦哥本哈根肌肉研究中心一直关注肯尼亚人所创造的运动奇迹,他们对斯堪的纳维亚人和肯尼亚人进行了生理结构的比较。经过近十年长期、系统的研究,他们排除了上述解释卡伦金人运动才能的各种假说,而把持久的耐受疲劳的能力作为研究的切入点。
  乳酸盐是在肌肉疲劳、缺氧的情况下所产生的。萨丁对欧洲和肯尼亚的运动员进行了比较,发现肯尼亚人血中乳酸盐的积蓄比较缓慢,在吸入同样氧气量的情况下,他们实际上能够多维持10%的奔跑距离。这一点就像空气动力性能良好的汽车能够行驶更多的里程一样,肯尼亚人对“燃料”的使用效率更高。
  造成肯尼亚人“节能型”体质的原因之一,正像英国电视台最近拍摄的一部纪录片所描述的那样,“他们拥有鸟一样的腿kk像细长的杠杆,而且弹跳力极强。”萨丁研究发现,距离身体重心越远的部位,移动时所消耗的能量越大。比如,脚踝部每增重50克,运动时的耗氧量将增加1%。肯尼亚人小腿的重量平均比丹麦人轻400克,根据计算,他们每跑1公里能节约8%的能量。萨丁的研究中心得出结论:由于身体结构上的优势,肯尼亚人摆动四肢所消耗的能量较少,这就是问题的关键所在。
  此外,萨丁在另一项研究中还发现,在肯尼亚长跑好手的骨骼肌中,有一种酶的浓度较其他人高,这种酶能够通过减少乳酸盐的生成,而加强体内脂肪酸的氧化能力,使肌肉从自身生化反应以外得到能量补充。这也被认为是肯尼亚人更能够耐受疲劳的又一个重要原因。
  与热衷于探究肯尼亚人的中长跑天赋相比,西部非洲人超强的短跑才能有点被科学界漠视了。实际上,在历史上最好的500个百米赛跑成绩中,只有6个不属于具有西非血统的运动员。
  现有的研究表明,与白种人相比,西部非洲人的体型优势在于,他们的骨密度更强、脂肪较少、臀部小、大腿粗、腿长、小腿轻巧。不仅如此,东、西部非洲人体格的特点也各不相同:传奇的肯尼亚长跑健将都身材瘦小,体重一般在50到60公斤之间;而西非的短跑明星们则高大健壮,体重比东非人平均要重30公斤以上。与这些外在的特征相比,东、西非人在身体上更根本的区别在于他们肌纤维的类型不同。萨丁的研究表明,在擅长于中长跑的东非人的肌肉中,90%以上为慢收缩型肌纤维(Ⅰ型);而西非人的肌纤维则有67.5%以上属于快收缩型(Ⅱ型)。慢收缩型肌纤维含有更加致密的毛细血管网,周围被许多线粒体包围;快收缩型肌纤维含有更多的糖,以及在缺氧情况下产生能量所必需的酶。
  显而易见,东、西部非洲人的这些身体结构上的差异是有各自的遗传背景的。然而,人们目前对于“跑步基因”的研究还处于起步阶段。澳大利亚科学家诺斯发现两种类型的α辅肌动蛋白-3(α-actinin-3)基因,对上述肌纤维的种类有所影响。马德里欧洲大学的穆勒斯则发现血管紧张素Ⅰ(ACEⅠ)基因在非洲的长跑健将中分布广泛,具有分子遗传学的研究价值。
  为了深入研究运动场上的肯尼亚奇迹,运动生理学家匹兹莱第斯在苏格兰成立了“东非运动科学国际研究中心”。这个中心将把人口统计学、营养学、社会经济学和基因科学一道纳入研究的范畴当中。在过去的三年中,中心已经收集了404份肯尼亚选手和113份埃塞俄比亚选手的DNA样本。但这些样本在数量上还缺乏足够的说服力。
  实际上,对于肯尼亚的中长跑天才们来说,基因的特性加上环境和文化的影响,共同给他们带来了优势,同时,骄人的成绩也根本离不开他们刻苦的训练。 [南方周末]

 

 

  

  

   

 

 

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