Gdzieś tam tyka... genetyka

Dzięki Human Genom Project od 2003 r. wiemy, że ludzki genom składa się z ok. 30 tysięcy genów. Całkowita długość łańcucha DNA w naszym organizmie po rozwinięciu przekroczyłaby kilka milionów kilometrów. Liczby te nie zniechęcają naukowców do poszukiwań genów, które są odpowiedzialne za różne aspekty naszego funkcjonowania, do poszukiwania genetycznych świętych Graali wielu dziedzin medycyny oraz życia codziennego. Jednym z nich jest niewątpliwe pytanie o ludzkie predyspozycje do wysiłku fizycznego i granice ludzkich możliwości. Sprawdźmy zatem, jaki potencjał kryje się w genach i czy istnieją „geny mistrzowskie”? 

Tekst: Tomasz Sawczyn, zdjęcie główne: UltraZajonc

Wystarczy tylko rzut oka, by zobaczyć podobieństwa pomiędzy Homo sapiens a innymi ssakami naczelnymi. Równie prosto jest wskazać różnice. Jedna z nich jest niezwykle ewidentna ‒ to wyprostowana pozycja ciała oraz długie nogi, które pojawiły się u naszych przodków mniej więcej dwa miliony lat temu. Jeśli weźmiemy pod uwagę, że odkrywcy ognia pojawili się nieco później, a sprzęt do polowań taki jak łuki i strzały został wynaleziony jakieś 200‒300 tys. lat temu, to okaże się, że jedynym sposobem na upolowanie zwierzyny w tamtych czasach była gonitwa za ofiarą do czasu, gdy upatrzone zwierzę nie dostanie udaru cieplnego.  

Tak, moi drodzy, jesteśmy urodzonymi biegaczami. Podobnie jak dla was, tak i dla mnie perspektywa ta jest niezwykle interesująca i satysfakcjonująca. Szereg cech predestynujących nas do biegania kryje się w naszym DNA. Wspomniana wyżej wyprostowana pozycja ciała, więzadło karkowe, które stabilizuje głowę i ramiona podczas biegu, niewystępujące u innych naczelnych, a co ciekawe, obecne u zwierząt szybko biegających, do tego długość kończyn dolnych i ich niewielka waga w stosunku do całkowitej masy ciała. Tu wymienić też trzeba budowę stóp, w których łuk podeszwowy pełni funkcję elastycznej sprężyny, a ścięgno Achillesa wraz z guzem piętowym wpływa korzystnie na ekonomię biegu. Te cechy nie występowały u innych człekokształtnych i nie występują też u żadnych naczelnych w takiej formie. Jeśli dodamy do tego duży mięsień pośladkowy, większą ilość włókien mięśniowych czerwonych aniżeli białych, efektywną termoregulację i pozyskiwanie energii w procesach tlenowych, magazynowanie glikogenu w mięśniach, możliwość zmiany rytmu oddechowego wraz z intensywnością wysiłku, łatwo dojdziemy do wniosku, iż cechy te nie są konieczne do chodu, jednak są niezbędne do biegania. 

Statystycznemu obywatelowi, na co dzień poruszającemu się komunikacją miejską lub samochodem, trudno sobie wyobrazić, że można było upolować zwierzę, goniąc je na własnych nogach ‒ przecież generalnie wydaje nam się, że większość zwierząt biega szybciej niż człowiek. Ciekawym przykładem dostarczającym dowodów na nasze genetyczne predyspozycje do biegania długodystansowego są zawody organizowane w Walii, Szkocji i Nowej Zelandii. Od 1980 roku odbywają się tam zmagania pomiędzy ludźmi a zwierzętami. W zmaganiach Man versus Horse Marathon ścigają się biegacze z jeźdźcami na koniach. Okazuje się, że w 22-milowym biegu przełajowym człowiek może pokonać jedno z najszybciej biegających zwierząt na świecie, zwłaszcza w warunkach wysokiej temperatury. Podczas dwudziestej piątej edycji zawodów (2004 r.) dokonał tego Huw Lobb z czasem 2:05:19. Wyczyn ten został powtórzony w 2007 r. przez Floriana Holzingera (2:31:26) i 2022 r. przez Rickyiego Lightfoota, który uzyskał czas 2:24:36. Da się? Pewnie! Z kronikarskiego obowiązku jestem jednak zmuszony dodać, że od 1980 r. wyścig ten został wygrany przez człowieka tylko trzykrotnie. Czy to zasadniczo zmienia podejście do hipotezy, iż genetycznie jesteśmy przystosowani do biegania długodystansowego? Nie. Otwiera raczej szerokie pole do dyskusji nad predyspozycjami genetycznymi i wskazuje na kilka elementów naszego życia codziennego, którymi w mojej opinii powinniśmy się martwić. 

Zacznijmy jednak od czegoś bardziej optymistycznego. W obrębie naszej puli genetycznej nie wszystkie geny ulegają ekspresji i nie wszystkie kodują ten sam wariant danej cechy, innymi słowy nasz gatunek jest osobniczo zróżnicowany pod względem cech, również tych predestynujących nas do wykonywania wysiłków wytrzymałościowych. Konsekwencją tego faktu jest m.in. zróżnicowanie wyników osiąganych przez sportowców. Oczywiście nie można wszystkiego wytłumaczyć genetyką. Koncepcja, iż wszystko jest zdeterminowane genetycznie, już dawno została obalona. Chodzi mi tutaj raczej o pewne predyspozycje, które odpowiednio rozwijane w procesie treningowym mogą doprowadzić właściciela na szczyt wyniku sportowego. Trudno raczej wyobrazić sobie koszykarza, który miałby 160 cm wzrostu i dorównywałby tym, którzy mierzą 2 m. (Wyjątek: Muggsy Bogues, ale to ewenement). Nie inaczej jest w sportach siłowych, gdzie liczy się szybki metabolizm, wąskie biodra, szerokie barki, szerokie obojczyki i łatwość nabierania masy mięśniowej. Tych cech nie można wytrenować, musimy się z nimi urodzić.  

Na podwórku biegowym jest podobnie. Obserwacja wyników sportowych dostarcza nam wielu przykładów. Nie da się przejść obojętnie obok faktu, iż wśród biegaczy długodystansowych są tacy, którzy zostawiają resztę stawki daleko w tyle. Gdy popatrzymy na wyniki najstarszego maratonu na świecie, to okaże się że od 1988 do 2023 r. dwudziestu pięciu z trzydziestu pięciu zwycięzców bostońskiego klasyka pochodziło z Kenii. Drudzy w liczbie zwycięstw plasują się zawodnicy z Etiopii (5/35). Jak mniejszość etniczna, która stanowi 0,06% światowej populacji, zdominowała większość biegów długodystansowych na świecie? Czy są wyjątkowo bogato wyposażeni przez ewolucyjne procesy w cechy umożliwiające szybki bieg na długich dystansach? Zastanawiający jest również fakt, iż większość kenijskich medalistów olimpijskich pochodzi z jednego plemienia ‒ Kalenjin.

Pierwsze badania tego zagadnienia wykonał prof. Benget Saltin, który przez trzy miesiące prowadził trening biegowy kenijskich nastolatków. Uzyskane wyniki porównał z wynikami najlepszych skandynawskich lekkoatletów. Okazało się, że stężenie mleczanu we krwi było generalnie niższe u biegaczy z Kenii niż u biegaczy ze Skandynawii. Kenijczycy mieli również wyjątkowo niską akumulację amoniaku we krwi, nawet przy bardzo intensywnych ćwiczeniach. Stwierdzono, że to właśnie aktywność fizyczna w dzieciństwie połączona z intensywnym treningiem w okresie dojrzewania skutkuje wysokim VO2max obserwowanym u niektórych kenijskich biegaczy. Ich wysoka wydolność tlenowa, a także dobra ekonomia biegu sprawiają, że są doskonałymi biegaczami. Ponadto czynnikiem przyczyniającym się może być również niski poziom mleczanu we krwi rejestrowany podczas biegania. Badanie wykazało, że chłopcy ze szkolnej drużyny lekkoatletycznej w Iten w Kenii osiągali lepsze wyniki niż zawodowi szwedzcy biegacze. Naukowcy oszacowali, że przeciętny członek plemienia Kalenjin może prześcignąć 90% światowej populacji, a co najmniej 500 uczniów szkół średnich w samym Iten, biegających amatorsko, mogłoby pokonać na dystansie 2000 m najlepszego zawodowego biegacza w Szwecji. Czy zatem w tej populacji znajdują się „geny mistrzowskie” predestynujące do uzyskiwania niezwykłych rezultatów sportowych na długich dystansach? Zapewne tak.

Należy jednak pamiętać, że nie możemy jedynie w genach upatrywać przewagi nad innymi sportowcami. Przeglądając przynajmniej kilkadziesiąt artykułów w tym temacie odnalazłem wiele genów, które miałyby odpowiadać za np. sprawność fizyczną biegaczy ultramaratońskich ‒ gen R577X, wytrzymałość ‒ gen I/D, zwiększenie możliwości oksydacyjnych komórki ‒ gen HV0a1, predyspozycje do mimowolnych skurczów mięśniowych ‒ gen COL5A1 itd. To w rzeczy samej niezwykłe odkrycia, jednak wszystkie one razem i każde z osobna nie dają gwarancji sukcesu. To dobór środowiskowy jest tutaj game changerem. Motywacja do treningów, etos pracy, tradycje biegowe, popularność dyscypliny i wszystkie cechy, które charakteryzują sportowców: poświęcenie, cierpienie, rygor, dyscyplina, higieniczny tryb życia etc. Jeśli dodamy do tego warunki środowiskowe, w jakich żyjemy ‒ czystość powietrza, wysokość nad poziomem morza, temperatura, wilgotność, nasłonecznie ‒ możemy w optymalny sposób wykorzystać nasze genetyczne predyspozycje lub całkowicie je zaprzepaścić.

Jak wspomniałem powyżej, są pewne aspekty budowy naszego genomu, którymi powinniśmy się martwić. Bynajmniej nie powinni się tym martwić czytelnicy ULTRA, bo podejrzewam, że większość z was, jak nie wszyscy, uprawia sporty wytrzymałościowe. Skoro jesteśmy genetycznie przystosowani do biegów długodystansowych, to w naszym najlepszym interesie powinniśmy się wywiązać z „ewolucyjnej umowy”. Jak widać, dzieje się zupełnie inaczej. Większość z nas preferuje osiadły tryb życia , w którym wysiłek fizyczny, a zwłaszcza bieganie, jest tylko przykrą koniecznością. Płacimy za to wysoką cenę, chorując na otyłość, choroby układu krążenia, choroby układu oddechowego. Dodatkowo współczesna medycyna, bazując na wiedzy na temat genomu, próbuje leczyć nas z tych chorób, paradoksalnie nie wykorzystując wiedzy w tym temacie, by stawiać na prewencję, która wiąże się z genetycznym dziedzictwem naszego gatunku i w odpowiednich warunkach pozwoli nam żyć długo i szczęśliwie, bez częstych wizyt u lekarza. Ciekawe, czy kiedykolwiek przyjdzie czas, gdy świadomie uszanujemy to dziedzictwo.

Znowu jestem sceptyczny...