奥运会离不开科学家

默默无闻的健康卫士

2012年7月，数百万人从世界各地来到伦敦，伴随着他们一起到来的，可能还有各种病毒和细菌。在人群大量抵达伦敦时，一个国际医学研究小组，正在对潜在的新的流感病毒等疾病的传播进行预测，并采取应对措施。在人类历史上，疾病的大规模暴发往往与人群大量集中有关。例如，2010年，在加拿大温哥华举行的冬季奥运会上麻疹大流行；2008年，在澳大利亚悉尼天主教青年节上流感大暴发等等。因此，像夏季奥运会这样的盛大群众集会，必须考虑疾病对公众健康的威胁，特别是有可能在全球范围内传播的传染性疾病，尽管很可能最终什么也没发生，但必须预防“万一”。

为了评估此类威胁，科学家启动了曾于2008年运行的、一个基于网络的计算机程序。它汇集了数十亿人的飞行路线信息，使研究人员能够看到人们是如何在世界各地移动的。评估这些人携带病原体的风险，并与在奥运会期间实时获取的疾病监测信息联系起来。如果一种新的流感病毒在亚洲出现，研究人员就可以绘制出疾病的传播路径图，并以此来预测其在伦敦暴发的可能性。此类预警将使当地卫生官员有足够的时间向公众发出警告，并采取必要的预防性措施。

人类究竟能够跑多快？

世界公认的第一个男子100米跑世界纪录，是美国运动员利平科特在1912年斯德哥尔摩奥运会上创造的10.60秒，距今恰好为100年。目前的世界纪录，是博尔特在2009年创造的9.58秒。这意味着人类花费了97年的时间，才将男子100米的世界纪录缩短了1.02秒。如果让博尔特与利平科特同场竞技的话，当博尔特最后冲刺越过终点时，利平科特才刚刚跑完了90米左右，比博尔特落后近10米的距离。

不过，千万不要小看了这1.02秒，它真的是来之不易。你瞧，田径赛跑道从原来煤渣铺就的泥地，到如今的全天候塑胶跑道；运动员穿的鞋从普通胶鞋到定制的短跑钉鞋；起跑时从在地上挖个坑到如今先进的起跑器；在高科技设备的帮助下，运动员的训练方法越来越先进，饮食更科学、营养。所有这些因素都被认为是能够不断刷新世界纪录的重要原因。

近半个世纪来，男、女100米的世界纪录被屡次刷新。1936年，当杰西·欧文在100米跑创造出10.02秒的世界纪录时，曾有人预测男子100米的极限速度是10秒。如今，博尔特却创下了9.58秒的新世界纪录。目前的女子100米世界纪录，是1988年由美国运动员乔伊娜创造的10.49秒，这一令人震惊的世界纪录，迄今尚未被打破。研究人员从不同角度对目前的世界纪录进行分析后得出结论说，纪录的刷新可能已经达到了顶峰，目前的成绩几乎达到了人类能力的极限。但法国科学家却大胆预测：男子100米的极限速度是9.29秒，创造这个纪录的时间极限是2060年。

在高速赛道上飞奔

男子马拉松的世界纪录，在1908年起的103年间，整整缩短了50分钟，换算为距离约为12千米。目前的世界纪录，是肯尼亚名将马考在2011年创造的2小时03分38秒。女子马拉松的世界纪录，在1926年起的79年中，奇迹般地缩短了70分钟，换算为距离约为15千米。在此期间，尽管有人认为“马拉松对于女性过于残酷”，但是世界纪录还是被不断刷新。目前的世界纪录，是英国长跑名将拉德克里夫在2005年创造的2小时17分42秒。研究人员预测，未来的马拉松世界纪录，男子为2小时左右，女子为2小时10分左右。

事实上，无论是100米还是马拉松，科研人员对跑道和赛道所作的不断改进，对世界纪录的不断刷新，无疑产生了重要的影响。在1991年的世界田径锦标赛男子100米决赛中，正是能产生强大反弹力的高科技塑胶跑道，帮助美国名将刘易斯创造出9.86秒的世界纪录。而且，参加决赛的8名运动员中有6人跑进了10秒大关。 在近年来的马拉松比赛中，弯道和上下坡道明显减少了。1998年和1999年，在几乎没有高低差的位于德国柏林的高速赛道上，巴西和肯尼亚运动员，分别创造了当时的男、女马拉松世界纪录。

径赛场上的黑色旋风

目前，世界田径锦标赛100米项目的前10名，包括博尔特、盖伊、鲍威尔等名将，全部都是黑人运动员，而且几乎都来自牙买加、巴巴多斯、古巴等加勒比国家。其中，牙买加人口为260万人，巴巴多斯的人口仅为26万人，加勒比大国古巴的人口也只有1120万人。为什么加勒比各国运动员能够包揽田径短跑项目的金牌呢？研究人员所作的初步调查发现，尽管这些短跑精英的国籍不同，但他们的祖先全部来自西非。而在中、长距离的项目中，来自埃塞俄比亚、肯尼亚、摩洛哥、阿尔及利亚等东非、北非国家的运动员，包揽了全部金牌，而来自西非的运动员，则几乎全军覆没。难道黑人运动员天生就有“金牌基因”？

寻找“金牌基因”

英国的研究人员正试图从基因角度分析牙买加运动员的独特能力，及其共同具有的所谓“金牌基因”。他们花费了10多年时间，致力于收集长跑王国肯尼亚，以及在短距离项目中占据优势的牙买加、美国等国家1000多位顶级运动员的DNA。在对他们的基因进行分析后发现，确实存在着与瞬间爆发力类竞技项目有关的、名为“ACTN3”的基因，该基因具有增强肌肉构造的功能。研究结果显示，大约75%的牙买加短跑运动员的ACTN3基因的类型为“CC型”；而在长跑、越野滑雪等需要具备耐力的运动员中，ACTN3基因的类型为“TT型”者占据了较高比例。

基因突变在人类种群中是经常发生的。随着越来越多的个人基因组被测序，科学家开始探究一些罕见的基因变异，这些变异将产生区别于世界级运动员的超级运动员。例如，芬兰的越野滑雪选手门蒂兰塔的名为“红细胞生成素受体”的基因突变，使他拥有比常人更多的红细胞。因此，他的携氧能力也比常人提高25%～50%，这一优势帮助他在冬季奥运会的越野滑雪中赢得了7枚奖牌。

奥运会的前景

随着越来越多的与竞技实力有关的基因被发现，未来的奥运会将面临三种前景。第一种前景是，奥运会将继续成为运动员展示遗传基因优势的舞台；如果奥运规则的决策者承认这种遗传基因的角逐是不公平的，那么第二种前景是，对每一个运动员的基因进行测试，然后让具有优势基因的运动员单独举行比赛，以此来给不携带优势基因的运动员更加公平的竞争机会；第三种前景是，如果基因改造被证明是安全的，就允许不具备遗传基因优势的运动员，通过基因工程对他们的身体进行“升级改造”，但这种被称为“基因兴奋剂”的做法如今是被明令禁止的。

尽管基因兴奋剂目前在很大程度上还是理论上的，但由此带来的困惑是，如果小时候为了治愈“镰状细胞贫血”而进行过基因治疗的运动员，是否要被永远取消参加奥运会的资格？怎样才能轻松、准确地检测出某种基因变异是天生的，还是后天引入的？