选择有“金牌基因”的运动员

李双文

中国人类遗传资源项目的研究人员透露，刘翔、姚明这些顶级运动员的基因已被采集，以备将来用作挑选运动员的基因参考标准。同时，该项目也已收集丁中长跑运动员的遗传基因，他们的基因是天生的，可以遗传给下一代。把基因检测和优秀运动员的遗传规律结合起来，就可能找到选拔优秀运动员的全新的科学依据。

基因选材是否有科学依据?

早在2003年，澳大利亚研究人员的一项研究就为测试基因选拔运动员提供了理论基础，至少是在选拔那些速度型运动员上是如此，尤其是短跑和长跑运动员。

由澳大利亚悉尼大学神经肌肉研究所和儿童医院的杨兰、麦克阿琴、凯思林以及澳大利亚国立大学体育研究所一些研究人员组成的研究小组对737名运动员进行研究，发现了一种称为ACTN3(alpha-actinin-3)的基因，可以让运动员在径赛(包括短跑和长跑)中获得好成绩，因而称此基因为“金牌基因”。

在测试中研究人员发现，普通运动员约30％拥有ACTN3基因，而高水平的耐力项目运动员如长跑等项目的运动员拥有该基因的比例为50％左右，参加奥运会并取得冠军的爆发力项目，如短跑、举重的运动员AC7N3基因的携带比例高达95％，而爆发力项目的女运动员中，这个基因携带比例高达100％。

显然，ACTN3基因不仅与速度有关，而且也与耐力和力量有关，因此拥有该基因就成为优秀运动员的一种特殊标志。

ACTN3基因共有两个变种，分别从父亲和母亲继承而来，拥有其中一种变种的人具有短跑选手的素质，另外一利则有助十人体参加耐力型运动项目。ACTN3基因的R等位基因可以编码产生辅肌动蛋白，后者只是在快速肌肉纤维中可以找到，而这些纤维的作用就是提供短跑选手所需的爆发力和速度，所以R等位基因适宜于短(快)跑和举重等运动。而ACTN3的另外一种等位基因被命名为X，它并不产生ACTN3，但是与需要有耐力的运动，如长跑有关。

同时，研究人员又对一些优秀运动员进行研究(其小50名曾代表澳大利亚参加过奥运会或其他各种国际体育赛事)，结果发现95％的短跑运动员拥有至少一种R等位基因，50％则两种都有。但是在耐力型选手中只有76％拥有R等位基因，31％是R和X等位基因都具有。此外，在对400名普通人的统计中，有82％拥有一种R等位基因，30％二者都有。一些人从父母双方继承两个X等位基因，这些基因并不产生任何ACTN3，短跑运动员中仅有5％是这样的，普通人中也只有18％。然而耐力型运动员中有24％拥有两个X雏位基因。

当时，研究小组成员凯思林称，ACTN3的确切作用目前还不了解，它或许可以在快速有力的肌肉收缩中产生更高的力量吸收或转换功能。但动物研究中表明，ACTN3可直接结合一种肌丝蛋白actin，后者是肌肉收缩中必需的蛋白。只能说，ACTN3是一种肌动蛋白结合蛋白，直接与肌肉的收缩有关，它的表达丰富，有可能是肌肉力量的源泉。

紧盯“金牌基因”

其实，ACTN3基因只是人类发现的与运动有关的无数基因中的一个。在此之前，已发现的另一种基因称为血管紧张素转换酶(ACE)，它所产生的一种酶可以影响人体肌肉的氧气利用率以及肌肉的生长速度，从而影响到运动成绩。

但是，ACTN3基因的发现还是吸引了更多的研究人员的关注和进一步研究。不仅仅是国外研究人员在关注AC7N3基因，中国研究人员也肯定了ACTN3基因在运动能力中所具有的重要作用。

研究人员对113名从未进行过体育训练的汉族健康男性军人进行18周短跑训练，测试训练后的百米成绩，然后用荧光定量多聚酶链反应(PCR)法分析ACTN3基因的多态性，并分析百米成绩与基因多态性之间的关系。

结果显示，这些军人的ACTN3基因呈多态性分布，其中ACTN3基因杂合子C/T基因型频率为43％，纯合子C/C基因型频率为40％，T/T基因型频率为17％，CT、CC基因型显著性多于TT基因型。而且，这些汉族男性的ACTN3基因多态性分布特征与欧洲白种男性比较没有显著的差异。

这些军人的运动成绩却因基因型的不同而产生差异。ACTN3基因型为T/T的汉族男性i00米速度为12.98±0.65秒，而C/C基因型的成绩为13.45±0.78秒，C/T基因型为13.50±0.86秒，

显而易见，ACTN3基因为T/T型的人100米速度更快，因此比较ACTN3基因多态性可作为预测个体速度素质的基因标记。

同样，日本研究人员也发现了ACTN3基因。日本名古屋大学综合保健科学中心押田芳治领导的研究小组在经过本人同意的情况下，采集182名运动员的血液和面颊的黏膜细胞，研究在体内控制合成肌肉运动能量物质的基因，结果发现两种基因类型，一种是长时间运动能量物质供应不减的“持久型基因”，一种是与此相比能量物质供应难以持久的“非持久型基因”。研究人员认为，正是由于这种基因类型的差别，使运动员产生身体素质的差异，从而决定短跑和慢跑等运动项目的成绩。

更多研究的结论

随着对ACTN3基因的更多研究成果的出现，加深了人们对该基因的认识。它的种类和变异可能影响到运动员的短跑和长跑成绩，即与速度和耐力有关。

以往的研究发现，人类有两种类型的骨骼肌纤维。一种是快纤维，它不需要氧来供能，而是直接以糖类作为能源，主要参与需要极限力量和快速反应的运动，比如短跑。另一种是慢纤维，主要以有氧的方式參与需要耐力的运动，比如马拉松。其中的秘密就在于快纤维可以制造一种。辅肌动蛋白，为这种蛋白编码的基因就叫ACTN3。

而且，一些研究证实，从事耐力项目的运动员ACTN3基因的变异频率比其他运动员更高。为了深入理解ACTN3基因的作用，澳大利亚悉尼大学神经肌肉研究所的凯思林又在老鼠身上进行深入研究。

凯思林等人用遗传工程技术创造出大批缺乏ACTN3的老鼠，把这些老鼠与带有正常ACTN3基因的老鼠一起放在电动跑步机上试验。在耐力比赛中，轻松获胜的是缺乏ACTN3基因的老鼠，它们跑的距离平均比其他老鼠远三分之一。原因在于，如果老鼠欠缺ACTN3基因编码的蛋白质，就会被另一种细胞微丝骨架结合蛋白alpha-actinin2补充，而后者能让肌肉在更平顺、更有效率的有氧通道进行新陈代谢，因此腿部肌肉可以反复收缩而不感到疲劳，也就是说这种老鼠适合于耐力长跑。

另一些研究发现，ACTN3基因

在不同地域的人中的变异频率存在差异，非洲平均为10％，而欧洲和亚洲约为50％。为了进一步追溯该基因在人类中的进化历史，凯思林的研究小组对96位欧洲、亚洲和非洲人的相关DNA片断进行了测序。结果发现，ACTN3基因的可变性要高于其周围的基因序列，说明这这是一个正向自然选择过程。而ACTN3基因变异赋予了现代人(6万年前从非洲迁移到欧洲和亚洲)某种适应性优势。

拥有ACTN3基因可能就具有了某种运动的天赋，但是，并非说没有携带ACTN3基因的运动员成绩就不能提高，而是说如果缺少ACTN3基因，运动员会发现在爆发力项目中如果接受的训练质量相同，他们可以接近最好的运动成绩，但始终不能达到最好。

不过，即使拥有ACTN3基因，也还要看这一基因的多态性，即是否变异，才能决定它是与速度型的短跑有关还是与耐力型的长跑有关。而现在的研究只是提示，需要爆发力的优秀短跑选手比较有可能带有ACTN3的R等位基因，也可能是上述中国研究人员发现的ACTN3基因T/T型。而ACTN3的X等位基因则适宜于进行耐力运动。

如何运用基因选拔运动员?

澳大利亚遗传技术公司称，他们已经研发了一种只要提取口腔细胞就可以检测ACTN3基因的方法，从而据此来挑选运动员。

在实验中，研究人员用来自14种不同运动项目的429名优秀运动身上的ACTN3基因，与436名普通人作比较，发现优秀运动员的基因比普通人有更多的独特排列的特点。因此，在挑选未来的运动员时，只要用棉签提取一些口腔细胞，就可选出是否具有先天运动优势的人。

其一，根据是否拥有ACTN3基因可挑选优秀运动苗子。其二，再根据ACTN3基因的不同类型挑选出速度型(短跑)和耐力型(长跑)选手。也就是说，在选材时可以知道一部分有某种ACTN3基因的人适合做短跑选手，而另一部分有不同ACTN3基因的人则适合做长跑选手。而且，研究人员认为，基因能控制个人四成的体能，因而用测试基因来选拔运动员是有可靠根据的。同时，澳大利亚遗传技术公司开发的这项检测技术只需每次100澳元就可检测一个人是否拥有ACTN3基因。

其实，相关的基因检测技术在中国也产生了，只要进行简单的操作就可以发现运动员是否携带“金牌基因”。研究人员认为如果这种技术能够应用到中国运动员选拔中，将能节约国家有限的竞技体育资源。

与此同时，英国阿伯丁大学医学院的瓦克哈格博士表示，有职业足球协会与他联系，咨询可否通过基因检测选拔有潜力的运动员，瓦克哈格的回答是肯定的。因为他在2008年初也发表了一份研究报告，表示他的研究小组已培育出一只拥有惊人体能的超級老鼠，这种小鼠带有ACTN3基因。

不过，瓦克哈格表示他本人不喜欢使用这样的选拔方式，但科学发展到今天已经有能力从基因检测上选拔更好的有天赋的运动员。而且，他还表示，改造基因可能是早晚的事，因为只要改造了基因，就可以把人类的体育成绩大幅度提高。例如，改造基因可以把马拉松赛跑的世界最好成绩由现在的两小时以上减少到90分钟。而且，基因改造不会带来疾病，反而可以令人体魄强健，可储藏更多果糖以及令心脏更强壮。如果将所有改造的优点结合起来，就可制造出超级运动员。

争论

显然，科学研究结果提出了今天体育运动中的两个问题，一是可否用基因检测这样的高新技术来选拔运动员，二是可不可以用基因改造来创造明星和超级运动员。

对于前一个问题，争论不大，而且包括中国在内的很多国家都在这么做。例如，日本国立体育科学研究中心就提出用分析遗传基因的方法来选拔冠军苗子。日本的体育科学专家认为，一流运动员具有的运动能力、肌肉量等，除了与后天的努力锻炼有关之外，还与先天素质有关，从基因方面揭示这一素质的奥秘对选拔优秀运动员十分重要。

因此，日本国立体育科学研究中心计划首先建立一个曾经获得过金牌的日本优秀运动员的遗传基因库，以在上世纪60年代夺得过世界冠军的日本运动员为主，并请求正在从事体育活动的优秀运动员给予合作。然后，将这些优秀运动员的基因进行比较分析，研究他们基因序列的共同特点，发现与运动能力关系密切的基因序列，寻找出其中的奥秘。

中国在这方面也没有迟疑，提取刘翔等优秀运动员的基因就是正在着手的研究项目。而且中国研究人员正在建立一个中国人的遗传资源库，以便让中国选拔运动员在将来以基因为根据进行选择。遗传资源库的资源分实物标本和数据信息两种形式，将由组织器官库、胚胎遗传资源库、血清资源库、家系遗传资源库、造血干细胞遗传资源库等系列组成，并对它们进行规范操作和管理。

而现在这个资源库主要采集的是优秀运动员的遗传资源，已经提取了部分运动员的基因样本，进行了数据和实物的保留。中国的体育大学也开始针对儿童运动员从基因上进行选择，选拔那些具有运动天赋的运动员。目前中国人类遗传资源库内已经整合的资源达24万份以上，已经初具规模。

但是，仅以基因检测选拔运动员也引起了各方的担心。有人认为，人才的选拔不能光靠先天遗传，还要考虑后天努力，光从基因选材而没有后天的努力也不可能造就优秀运动员。而且，体育教育和锻炼不能脱离大众。如果只面向特殊基因挑选“精英”，而且各个专业都仿效这种做法，只挑选一些有相关专业基因的学生，剩下没有特殊基因的学生和人群该干什么呢?

第二个问题当然就面临更多的反对了，改造基因就是一种事实上的在起跑线上的不公平，有违奥林匹克公平竞争的原则。更何况，人能做造物主或上帝吗?人能替代自然进化的角色来按自己的意愿设计自己的后代吗?创造超级运动员就是其中一种。也许，人们可能是在并没有透彻了解自然规律之下设计超级运动员，那时不仅会对运动员个体带来灾难，而且会殃及所有人。

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[责任编辑]张田勘