Однако все это сизифов труд. Человеческий геном потрясающе сложен, как и человеческое движение. Согласно результатам проекта «Геном человека», наша ДНК содержит около двадцати пяти тысяч генов, что относительно немного – на самом деле это всего в два раза больше, чем у круглого глиста, поэтому давайте не будет заносчивыми.
Но отдельные гены являются лишь наиболее очевидным элементом ДНК.
Каждый ген содержит миллионы оснований, составляющих нуклеотиды. Как вы, наверное, не помните из уроков биологии, нуклеотиды – это две переплетающиеся единицы, которые создают характерную двойную спираль; сами они состоят из четырех различных повторяющихся молекул – оснований: аденина, цитозина, гуанина и тимина.
В геноме человека насчитывается около трех миллиардов последовательностей этих четырех оснований, и их порядок меняется от человека к человеку.
Каждый из нас наделен определенными ОНП (однонуклеотидные полиморфизмы, от англ. Single Nucleotide Polymorphism, SNP), вариациями в пределах одной последовательности оснований – например, цитозин встречается у одного человека, а тимин – у другого. По большинству оценок, геном человека содержит сотни миллионов различных ОНП.
Во многом именно из-за ОНП каждый из нас отличается от других людей и, в более широком смысле, от людей палеолита. Основные составляющие нашего генома уже десять тысяч лет являются неизменными, но все же за это время происходили значительные перестройки. Бесчисленные ОНП появлялись, вызывая определенные изменения в организме или не давая никаких эволюционных преимуществ, и исчезали.
В конце концов, гены действуют не в вакууме. Они работают внутри тела. Экспрессия генов, или их активность, определяет биологию. Она контролируется множеством отдельных ОНП гена, переводящих информацию, закодированную в ДНК, в определенный белок, который затем так или иначе влияет на определенные системы организма. Мы просто не всегда знаем, что это за способы или как они взаимодействуют, чтобы получился, скажем, Майкл Джордан, способный буквально летать по баскетбольной площадке, в то время как остальные стоят, будто у них ноги налиты свинцом.
Именно эта загадка делает генетику физических упражнений такой увлекательной и заслуживающей внимания.
Генетика физических упражнений – это история того, что делает нас способными двигаться, причем двигаться более или менее хорошо.
До сих пор ученые делают много открытий, и они порой сбивают с толку. Но самые новые знания в области генетики физических упражнений помогают понять, почему некоторые люди намного быстрее нас, а также почему такие медленные люди, как я, все еще чувствуют стремление продолжать движение. Ведутся также исследования на тему того, существуют ли (и почему) физиологические барьеры у некоторых людей, а также того, как можно изменить геном вашего ребенка еще до его рождения, увеличивая шансы на то, что он станет профессиональным спортсменом и поддержит вас материально своей премией за подписание контракта.
Моя ли это вина, если я не хочу тренироваться?
Не так давно европейские исследователи изучили привычки 37 051 пары близнецов. Как вы уже могли догадаться, близнецы всегда пользуются популярностью у генетиков, потому что они предоставляют четкую статистическую модель для определения того, что влияет на поведение сильнее – генетика или окружающая среда. Идентичные близнецы разделяют 100 % своего генома; разнояйцевые – 50 %. Все пары близнецов, если они выросли вместе, в детстве находятся примерно в одинаковой окружающей среде. Таким образом, если определенный тип поведения чаще встречается между однояйцевыми близнецами, чем между разнояйцевыми, то, по-видимому, это в какой-то степени связано с генами.
В этом конкретном исследовании ученые выясняли, – заниматься спортом или нет. Они обратились к данным опроса, проводившегося среди пар близнецов в возрасте от девятнадцати до сорока лет в Австралии, Дании, Финляндии, Нидерландах, Норвегии, Швеции и Великобритании. И хотя исследователи установили чрезвычайно низкий стандарт спортивных упражнений – один час в неделю легкой пробежки или любой другой активности, – только около 44 % мужчин и 35 % женщин ему соответствовали и могли определить себя как спортсменов. Однако в целом пары идентичных близнецов с большей вероятностью разделяли привычку к физическим упражнениям, чем разнояйцевые близнецы.
Ученые определили, что различия в поведении при физических нагрузках примерно на 60 % объясняются генами.
Другими словами, ваши родители продолжают оказывать значительное влияние на ваше желание быть физически активным, не только когда они записывают вас в детский спортивный лагерь, но и передавая вам генетическое стремление заниматься спортом – или нет.
«Большинство людей, вероятно, не думали о том, что в нашем поведении во время физических упражнений может быть задействована генетика», – говорит Туомо Ранкинен, кандидат наук, профессор Лаборатории геномики человека в Центре биомедицинских исследований Пеннингтона и специалист по генетике физических упражнений.
Другие исследователи немедленно приступили к воспроизведению и расширению этой идеи. Полученные в результате исследования выводы почти без исключения подтвердили идею о том, что стремление заниматься физическими упражнениями или, наоборот, избегать физических нагрузок в какой-то степени передается по наследству. В одном известном эксперименте ученые разводили крыс и давали им возможность бегать в течение нескольких часов. Поскольку они могли просто заниматься своими делами – колеса были помещены в клетки, но крыс не заставляли бегать, а они все равно бегали, – то ученые предположили, что животные просто наслаждаются этим занятием, если вообще могут испытывать наслаждение. Изучая геномы этих заядлых бегунов, исследователи из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл обнаружили тридцать два пункта в ДНК, которые, по-видимому, имели «значительную» связь с желанием бегать, и тринадцать, которые «наводили на размышления». Мыши, проявлявшие меньший интерес к бегу, редко разделяли эти аллели. Бегающие животные также намного увереннее проходили лабиринты, и их поведение отличалось от поведения других мышей. «Эти результаты укрепляют идею о том, что в нашей генетической основе заложена предрасположенность к добровольным занятиям спортом», – заключили авторы, в то же время смело добавив, что «многие геномные элементы, которые способствуют предрасположенности к добровольным упражнениям, все «еще недостаточно изучены».
Эта идея была также подтверждена исследованием, недавно опубликованным учеными из Университета Миссури в Канзас-Сити в журнале «Медицина и наука в спорте и физических упражнениях» (англ. Medicine & Science in Sports & Exercise). Они секвенировали части геномов людей, которые охотно занимаются спортом, и тех, кто любой ценой избегает физических упражнений. Используя образцы крови более чем двадцати шести сотен человек, исследователи просмотрели более полутора миллионов участков ДНК каждого человека. Они обнаружили, что люди, которые были активны (но не обязательно спортивны), как правило, имели схожие вариации ОНП в нескольких разных генах. Рассматриваемые гены не влияли на очевидные физические характеристики вроде скорости и силы. Вместо этого различия были едва заметны. Считается, что один из изученных генов влияет на нашу реакцию на усталость; мы также можем предположить, что для некоторых людей одно и то же количество физических упражнений может быть более утомительным – и, следовательно, они меньше будут ими наслаждаться, – чем для других, даже если они одинаково спортивны. Экспрессия другого гена заметна как в мышцах, так и в мозге, и, вероятно, она оказывает влияние на то, насколько физически легкими и умственно полезными кажутся упражнения. Еще один ген был связан с тем, насколько хорошо организм регулирует энергию, что может повлиять на желание заниматься спортом.
