За гранью физических возможностей: наука, обеспечивающая спортивные рекорды
В спорте исход состязания нередко определяют сотые доли секунды. И результат все больше зависит от научных достижений и технологий. РИА Новости рассказывает, как ученые выявляют людей с генетической предрасположенностью к рекордам и помогают атлетам побеждать соперников.
Форма решает все
В 1896 году американец Томас Берк установил первый мировой рекорд в беге на сто метров - 12 секунд. Нынешний принадлежит ямайскому спринтеру Усэйну Болту, в 2009 году одолевшему стометровку за 9,58 секунды. Разница - две с половиной секунды, но за ними более чем сто лет развития спортивной науки.
В спринте изменилось многое: дорожки сделаны из полиуретана на асфальтовой основе (раньше использовался уплотненный грунт, требующий дополнительных усилий при отталкивании ног), атлеты обуты в специальные беговые кроссовки.
Эта профессиональная обувь полностью повторяет изгибы стопы, смягчая ударное действие на суставы и связки. Дополнительная пружинящая прослойка между стелькой и подошвой позволяет сильнее оттолкнуться от стартовой колодки, а от удачного старта на столь короткой дистанции зависит многое.
Такие кроссовки иногда сравнивают с другим известным "технологическим допингом" - купальниками LZR racer, запрещенными Международной федерацией плавания "за дополнительные преимущества, которые получают использующие их спортсмены".
Эти бесшовные закрывающие все тело купальные костюмы впервые появились на летней Олимпиаде в Пекине в 2008 году. Полиуретан, из которого они сделаны, и маленькие незаметные кармашки, наполненные воздухом, ослабляют сопротивление воды при плавании на 24 процента. В результате в Пекине было установлено сразу несколько мировых рекордов, а 33 из 36 золотых медалей в водных дисциплинах ушли к пловцам в LZR racer.
Мировые рекорды теперь будут определяться именно такой технически совершенной спортивной формой, уверены ученые. Как пишет в статье, опубликованной в Journal of Experimental Biology, биолог из Стэндфордского университета (США) Марк Дэнни, предел биомеханических возможностей человеческого тела уже практически достигнут. В частности, улучшить время забега на сто метров можно максимум на одну десятую секунды. На большее homo sapiens физически не способен.
На острие науки
Впрочем, спортивные медики и диетологи постоянно работают над тем, чтобы преодолеть биомеханические ограничения человеческого тела. Сочетание индивидуальных комплексов тренировок, систем питания и уникальных оздоровительных технологий помогает спортсменам мирового уровня ставить рекорд за рекордом.
"В спорте высших достижений получит атлет золото или останется без медали - часто вопрос сотых долей секунды. И тут, конечно, без спортивной медицины не обойтись. Врачи не только определяют, когда спортсмен выйдет на пик формы и каковы для него оптимальные физические нагрузки, но и - это, пожалуй, одно из важнейших направлений - разрабатывают методы быстрой и качественной реабилитации после травм. Эта работа ведется на острие науки. Методики, созданные и опробованные спортивными врачами, потом уходят в обычную медицину и помогают тысячам людей", - рассказывает Евгений Ачкасов, заведующий кафедрой спортивной медицины и медицинской реабилитации Первого МГМУ имени И. М. Сеченова.
Так, именно в спортивной медицине впервые применили тромбоцитарные факторы роста - белки, играющие важную роль в образовании новых кровеносных сосудов в тканях организма. Бегунам, повредившим мышцы или связки, вводили факторы роста, полученные из их собственной крови. В итоге атлеты быстро восстанавливались и продолжали тренировки. Риск выбывания наиболее перспективного спортсмена из тренировочного процесса сводился практически к нулю.
Селекция талантов
За последние сто лет в беговых дисциплинах произошло еще одно важное изменение - среди участников соревнований сегодня преобладают выходцы из Африки. В беге на короткие дистанции нет равных нигерийским спортсменам, а на средние и длинные - эфиопским и кенийским бегунам.
Это настолько заинтересовало ученых, что в Университете Глазго (Шотландия) открыли Международный центр по изучению эфиопских и кенийских стайеров, а также нигерийских спринтеров (International Centre for East African Running Science), где работала одна из первых исследовательских команд в области спортивной генетики - науки, объясняющей высокие результаты атлетов их наследственностью и мутациями.
Первый "спортивный" ген ACE открыл в 1997 году британец Хью Монтгомери. Он доказал, что носитель мутантного варианта этого гена сильнее и быстрее, но рискует получить серьезную болезнь сердца - гипертрофическую кардиомиопатию. Именно от нее в 2004 году прямо на поле скончался знаменитый венгерский футболист Миклош Фехер (клуб "Бенфика").
Гены бегунов
Сегодня уже известно более 170 генов, связанных с предрасположенностью к тому или иному виду спорта. Например, ген выносливости PPARGC1A определяет наиболее подходящий тип физических нагрузок, а от мутаций в гене быстроты ACTN3 зависит конкретная беговая специализация: спринтер, стайер или марафонец.
ACTN3 и другие генетические маркеры, указывающие на склонность к спорту, изучают в лаборатории молекулярной генетики человека Федерального научно-клинического центра физико-химической медицины ФМБА. Здесь уже второй год реализуется проект, посвященный выявлению связи генетических мутаций с профессиональными успехами атлетов. В исследовании участвуют 150 человек, среди которых как спортсмены международного уровня и члены национальной сборной, так и обычные физически активные люди.
"Мы анализируем, какие генетические факторы влияют на состав мышечных волокон. У человека три типа волокон: быстрые, медленные и промежуточные. Их соотношение в скелетных мышцах зависит от генетических факторов, не меняется в течение жизни, и от этого зависит спортивная специализация. Например, у спринтеров и атлетов, тренирующих силу, преобладают быстро сокращающиеся мышечные волокна. А у бегунов на длинные дистанции, для которых важна выносливость, больше волокон медленного типа. Они не дают взрывной энергии, но могут работать достаточно долго", - поясняет Эдуард Генерозов, заведующий лабораторией.
Ученые уже исследовали образцы мышечных волокон участников проекта. Сейчас их геномы анализируются с помощью специальных ДНК-чипов, а биоинформатики занимаются расшифровкой данных (более 850 тысяч генетических маркеров на одного испытуемого). Это один из самых сложных и волнующих этапов проекта, ведь предстоит выявить ту самую комбинацию генов, которая в перспективе позволит определять профориентацию спортсменов в самом начале их карьеры.
