Что сделало людей бегунами? Оказывается, все дело в генах

Ребята, мы запустили донаты: если вам нравится то, что мы делаем, вы можете поддержать нас на Патреоне. Так мы сможем готовить для вас еще больше интересных и полезных материалов. Подробнее тут.

На тренингах утверждают, что наши способности бесконечны, стоит только поставить себе цель и развиваться. Ученые считают иначе. То, как мы выглядим, на что способны и как себя чувствуем — результат взаимодействия генетики и окружающей среды. То есть, врожденные способности, склонности и ограничения, которые не преодолеть.

Как гены влияют на нашу способность бегать и восстанавливаться

Во время бега на длинные дистанции мышечные волокна сильно повреждаются и истощаются, и даже теряют часть своего содержимого — миоглобин и креатинкиназа покидают мышцы. Их потери можно измерить.

Оказывается, что именно генетика влияет на то, насколько сильным будет повреждение мышц.

У 71-го опытного марафонца взяли образцы крови до и после забега и измерили маркеры повреждения мышц и силу сокращения. А также определили, какие варианты генов, так или иначе связанных с бегом, есть у участников эксперимента. У любого гена есть разные варианты, поэтому мы от рождения разные. Оказалось, что у бегунов с наименьшими повреждениями была наилучшая генетика.

К генам, определенные варианты которых обеспечивают нам хорошие спортивные показатели, относят, например, ангиотензин-превращающий фермент или альфа-актинин 3. Последний особенно важен для эффективного спринта. Ген CREB-1 отвечает за выносливость на тренировках.

Гены и африканские бегуны

Мысли о генетике приходят в голову, когда смотришь списки победителей крупных марафонов. Ведь самые крутые бегуны часто родом из Восточной Африки, в частности, из кенийского племени Календжин. Исследования генетики африканцев иногда называют расистскими. Но ведь каледжинцы действительно имеют отличительные черты.

У элитных бегунов Кении и Эфиопии особенное строение тела: длинные тонкие легкие «птичьи» ноги с узкими коленями. Нога работает как рычаг, и чем он длиннее, тем большую силу развивает при приложении одного и того же веса. А строение тела — это, как ни крути, генетика, причем речь идет о ряде генов, а не про один чудо-ген.

Кроме того, восточноафриканских атлетов часто объединяет проживание и тренировки на высоте более 2000 метров над уровнем моря — благодаря этому в их крови больше гемоглобина. Поэтому мышцам достается существенно больше кислорода, если соревноваться на уровне моря.

Среди других факторов успеха кенийцев: рацион, который богат медленными углеводами, а также невероятная мотивация. Элитные бегуны в Кении — все равно, что рок-звезды в США.

Есть ли генетические тесты, определяющие «склонность к бегу»?

Да, такие тесты уже существуют, но с ними стоит быть осторожными — в одном опыте атлетов исследовали на предмет варианта гена CREB-1, который определяет выносливость. Некоторым специально сообщили ложные результаты.

Те, кто генетически были выносливыми, но узнали, что у них «плохая генетика», стали бегать хуже. И наоборот — люди, которые генетически не были выносливыми, после получения «благой вести» прекрасно тренировались.

То же самое произошло в тестировании людей на генетическую склонность к перееданию. В общем, генетические тесты — это интересно, но может подкосить нашу веру в себя.

И сдержит ли генетика ваше желание бегать, если вы с Подолья или Слобожанщины, и не из Восточной Африки? Вряд ли. А все потому, что мы все равно генетически прошиты бегать ~~и хотим медальку~~.

Как люди стали бегунами

Два или три миллиона лет назад наши предки потеряли один ген. Это многое изменило — от фертильности, лучшего врожденного иммунитета, способности бегать до риска рака из-за красного мяса. Такие перемены сделали существенный вклад в появление современного вида человека.

В сентябре 2018 года исследователи из Сан-Диего, США, опубликовали статью, где предположили, что потеря гена СМАН в свое время сделала наших предков бегунами и вывела из лесов в африканские саванны.

У обезьян есть полноценный вариант этого гена, а у нас — псевдоген, то есть ген, который стал нерабочим из-за мутации. После этого ноги предков людей стали длиннее, потовые железы — эффективнее, ягодичные мышцы — мощнее. Все то, что позволяет каждый день бегать и эффективно охотится.

Что же это за ген, и почему у него столько эффектов — от бега до предрасположенности к раку?

СМАН — ген фермента, который создает N-гліколил-нейраминовую кислоту, одну из сиалових кислот. Эта молекула участвует во взаимодействии между клетками, их перемещении в теле и восприятии клетками разных сигналов. Вот почему эффектов одного гена так много.

У человека, в отличие от остальных млекопитающих и сородичей-приматов, эта кислота с непроизносимым названием не образуется. Нет её и у птиц.

Ген CMAH давно исследуют в связи с влиянием избытка красного мяса (в нем много сиаловых кислот) на здоровье. Эксперименты показывают, что значительные количества чужой нам N-гликолил-нейраминовой кислоты красного мяса могут провоцировать воспаление, артрит, диабет 2 типа и даже рак.

Но как увидели эволюционную связь между геном СМАН и способностью бегать?

Исследователи из Сан-Диего создали мышей-мутантов с неактивным геном. Такие мышки значительно дольше добровольно бегали в колесе, меньше проявляли усталость, и мышцы их лапок получали больше кислорода и имели больше капилляров.

Проверка усталости мышек чем-то напоминает Ironman наоборот: грызун сначала много бегает, потом его бросают в воду и смотрят, как долго он может плавать. Авторы сделали вывод, что отсутствие активного гена СМАН улучшает доставку кислорода в скелетные мышцы.

Вот что говорит автор исследования Ajit Varki, врач, профессор клеточной и молекулярной медицины в Медицинской Школе Сан-Диего:

«Если это открытие перенести на людей, можно предположить, что ранние гоминиды, которые благодаря давлению естественного отбора изначально лучше лазили по деревьям, из-за мутации спустились с деревьев на землю и стали постоянными охотниками-собирателями, которые кочевали».

Что ещё помогает людям бегать

Еще одна связанная с бегом вещь, которая была встроена в наше тело вследствие эволюции, — это способность получать от бега на длительные дистанции удовольствие и обезболивание. Речь идет о так называемом состоянии runner’s high, когда в мозге выделяются эндоканнабиноиды.

Они образуются после преодоления длительной и довольно изнуряющей дистанции, не сразу и не у всех.

Тем не менее, ученые считают, что выделение эндоканнабиноидов во время бега — это эволюционный механизм, который толкает нас бегать и помогает преодолевать боль и истощение.

Не было бы эндоканнабиноидов — меньше было бы мотивации загонять добычу, занимались бы наши предки только сбором пищи, — считают исследователи.

А если кто-то не получает от бега удовольствия, значит ли это, что у него нет соответствующих генов образования каннабиноидов? Не совсем. Речь идет не об одном гене, а о самой реакции мозга на бег. У мало тренированных людей, которые пока не могут преодолевать большие расстояния, «приход» может не наступить. Тренировки и увеличение километража — вот надежный путь к runner’s high.

Так в чем роль генетики?

Да, генетика влияет на результаты — некоторые люди с длинными ногами, мышечными волокнами определенного типа или стойкими к повреждениям клетками сами по себе бегают лучше.

Какие мы — результат и генетики, и тренировок, и образа жизни, и даже места, где мы живем. И все же, тренировки и мотивация — главное в спортивных результатах.

Мы эволюционировали, чтобы бегать и получать от этого удовольствие. Если кто-то будет смеяться, то вы так и говорите: не труд, а бег (а еще секс и эмпатия) сделали из обезьяны человека.