โอลิมปิกฤดูร้อนประจำปี 2016

เส้นทางสายวิทย์เพื่อพิชิตเหรียญทอง

ความขยันไม่ใช่เครื่องประกันความสำเร็จในมหกรรมกีฬาระดับโลก ผู้ชนะจะต้องมียีนที่เหมาะสมกับชนิดกีฬาที่ลงแข่งและรู้ถึงขีดจำกัดของร่างกายซึ่งจะต้องก้าวข้ามไปให้ได้

ในขณะที่ผู้ชม 3,000 ล้านคน กำลังชมการแข่งขันกีฬาโอลิมปิกอยู่หน้าจอโทรทัศน์ พวกเขาไม่เพียงได้เห็นผลของการฝึกซ้อมหลายพันชั่วโมงของผู้แข่งขัน แต่ยังได้เห็นบุคคลกลุ่มหนึ่งซึ่งมีร่างกายสุดมหัศจรรย์อีกด้วย นักกีฬากว่า 1 หมื่นชีวิต ที่เข้าร่วมการแข่งขันกีฬาโอลิมปิกฤดูร้อนเป็นที่สุดของนักกีฬา แต่ละคนต่างฟิตซ้อมร่างกายอย่างมุ่งมั่น ด้วยอุปกรณ์ฝึกซ้อมชั้นเยี่ยมและด้วยความพยายามที่ไม่ต่างกัน ดังนั้นจึงมีเพียงลักษณะทางพันธุกรรมหรือยีนที่ดีที่สุดเท่านั้นที่จะพาพวกเขาสู่ชัยชนะที่ตัดสินด้วยเวลาเพียงเสี้ยววินาที

ยีนมีผลต่อลักษณะทางกายภาพของนักกีฬา คนที่ร่างกายกำยำคงไม่เหมาะที่จะเป็นนักกีฬาบาสเกตบอล เช่นเดียวกับกีฬายกน้ำหนักที่คงไม่เหมาะกับนักกีฬารูปร่างผอมบางซึ่งมีความสูง 2.15 เมตร

ข้อดีของยีนที่เรามองไม่เห็น

ผลของยีนที่ดีอาจสังเกตไม่ได้ด้วยตาเปล่าบางยีนไม่เพียงแค่เพิ่มมวลกล้ามเนื้อ เร่งระบบเมแทบอลิซึมหรือเพิ่มความจุปอดเท่านั้น แต่ยังช่วยป้องกันการบาดเจ็บ และช่วยให้ร่างกายฟื้นตัวเร็วขึ้นอีกด้วย

หนึ่งในตัวอย่างของยีนที่ดีที่ได้รับการบันทึกไว้ คือ อีโร แมนทีรันตา นักสกีที่ได้รับเหรียญทองถึง 5 เหรียญ จากการแข่งขันโอลิมปิก และการแข่งขันสกีชิงแชมป์โลกในช่วงทศวรรษ 1960 เขามีค่าความเข้มของเลือดสูงผิดปกติ ซึ่งเกิดขึ้นจากการมีเซลล์เม็ดเลือดแดงที่ทำหน้าที่ขนถ่ายออกซิเจนในปริมาณที่มากเกินไป นักกีฬาหลายคนแอบใช้การกระตุ้นด้วยฮอร์โมน EPO เพื่อให้ได้ค่าความเข้มของเลือดที่สูงขึ้น แต่นักกีฬาชาวฟินแลนด์คนนี้ไม่ได้ใช้การโกงเพื่อเพิ่มปริมาณฮีโมโกลบินแต่อย่างใด ทีมนักวิทยาศาสตร์จากเฮลซิงกิได้สรุปไว้ในปี 1993 ว่าเซลล์เม็ดเลือดแดงของเขาเป็นผลมาจากการกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นโดยธรรมชาติซึ่งตกทอดมาจากบรรพบุรุษ และอาจถือว่าเป็นโรคทางพันธุกรรมชนิดหนึ่ง การกลายพันธุ์ทำให้ไขกระดูกมีความไวต่อฮอร์โมน EPO ในร่างกายของเขา และส่งผลในการกระตุ้นให้เกิดการสร้างเม็ดเลือดแดง สิ่งนี้เองที่ทำให้ไขกระดูกเข้าไปเพิ่มอัตราการผลิตเม็ดเลือดแดง ทำให้เลือดขนถ่ายออกซิเจนได้ดีกว่าปกติ กล่าวอีกนัยหนึ่ง คือ แมนทีรันตาสามารถนำฮอร์โมน EPO มาใช้งานได้ดีกว่าเมื่อเทียบกับคนทั่วๆ ไป

มีงานวิจัยหลายชิ้นที่สรุปว่าชาวจาเมกาส่วนหนึ่งมียีนนักวิ่งลมกรด ACTN3 ที่ผิดไปจากปกติ ทำให้ประเทศนี้กลายเป็นศูนย์รวมของนักวิ่ง ซึ่งช่วยอธิบายได้ว่าเหตุใดจึงมีนักวิ่งชาวจาเมกาประสบความสำเร็จในสัดส่วนที่สูงมาก อาทิ ยูเซน โบลท์ และวีโรนิกา แคมป์เบลล์-บราวน์

ในปี 2013 เนียร์ อีนอน นักสรีรวิทยาด้านการกีฬาจากมหาวิทยาลัยวิคตอเรีย ประเทศออสเตรเลีย เปรียบเทียบยีนของนักกีฬาอันดับต้นๆ หลายพันคนกับคนที่วิ่งเหยาะๆ ทั่วไป พบว่า นักกีฬาที่มีความสามารถมียีนหลายตำแหน่งที่มีรูปแบบพิเศษ หนึ่งในนั้นคือยีน ACTN3 ซึ่งให้ผลต่อนักกีฬาใน 2 ลักษณะ ยีนรูปแบบหนึ่งปรากฏเฉพาะในนักกีฬาทุ่มน้ำหนักและนักวิ่งระยะสั้น ซึ่งทำให้พวกเขามีกล้ามเนื้อที่ปลดปล่อยพลังมหาศาลออกมาได้ ในขณะยีนที่ผิดปกติอีกรูปแบบหนึ่งสามารถพบได้ในนักปั่นจักรยานและนักวิ่งมาราธอน ซึ่งเป็นยีนที่ทำให้กล้ามเนื้อมีความอึดมากขึ้น

การทดลองที่เพิ่งเกิดขึ้นที่มหาวิทยาลัยรอสทักเกอร์ในเคปทาวน์ ประเทศแอฟริกาใต้ ชี้ให้เห็นว่ายีนในตัวเราเป็นตัวกำหนดว่าเราทำอะไรได้บ้างโดยไม่ต้องฝึกซ้อม และการฝึกซ้อมที่เข้มงวดจะพาเราไปได้ไกลเพียงใด

ยีนสามารถกระตุ้นได้

ทุกวันนี้นักวิทยาศาสตร์รู้ว่ามียีนกว่า 30 ชนิด ที่เปลี่ยนรูปแบบไปแล้วจะเพิ่มโอกาสที่จะเป็นนักกีฬาที่ดีขึ้นได้ ถ้ายีนพวกนั้นทำงานไม่ได้ดีมาตั้งแต่เกิด นักกีฬาสามารถใช้การกระตุ้นเพื่อเปลี่ยนยีนนั้นให้ทำงานดีกว่าเดิมได้

การกระตุ้นยีน (Gene Doping) มีลักษณะคล้ายกับการทำยีนบำบัด (Gene Therapy) โดยแพทย์จะเพิ่มยีนสุขภาพดีเข้าไปแทนที่ยีนที่ทำให้เกิดโรค การกระตุ้นยีนทำได้ด้วยการแทนที่ยีนปกติของนักกีฬาด้วยยีนพิเศษที่ช่วยเพิ่มทักษะทางกีฬาให้สูงขึ้น นักวิทยาศาสตร์ศึกษาเกี่ยวกับยีนบำบัดมากว่า 20 ปีแล้ว พวกเขาจึงรู้จักยีนพวกนั้นเป็นอย่างดี และบอกได้ว่ายีนชนิดใดที่ช่วยเพิ่มมวลกล้ามเนื้อ เพิ่มการดูดซึมออกซิเจน หรือปลดปล่อยพลังงานออกมาในสัตว์ทดลอง

ในปี 2004 นักวิทยาศาสตร์ได้ทดลองกระตุ้นยีนในหนูด้วยการแทรกยีน PPAR delta เข้าไปเพื่อเพิ่มสัดส่วนของเส้นใยกล้ามเนื้อกระตุกช้า

ผลก็คือหนูทดลองมีความอดทนมากขึ้น และวิ่งได้นานเป็น 2 เท่า บนลู่วิ่ง ก่อนที่มันจะวิ่งไม่ไหวอย่างไรก็ดี นักวิทยาศาสตร์ได้สังเกตเห็นผลตรงกันข้ามในหนูที่ได้รับการกระตุ้นด้วยฮอร์โมน EPO จากมนุษย์ ยีนที่ได้รับการกระตุ้นผลิตเซลล์เม็ดเลือดแดงได้ในปริมาณมาก แต่เลือดที่เข้มข้นขึ้นกลับทำให้เกิดรอยรั่วในหลอดเลือดซึ่งเป็นอันตรายต่อตับ ไต และทำให้อายุขัยของหนูหายไปครึ่งหนึ่ง

 

ร่างกายและพันธุกรรมได้รับการคัดสรรเพื่อหน้าที่เฉพาะนักกีฬาโอลิมปิกคงไม่มีทางประสบความสำเร็จหากร่างกายของเขาไม่แข็งแรงพอ อันดับแรกเขาจะต้องมีร่างกายที่ถูกสร้างมาเพื่อกีฬานั้นๆ โดยเฉพาะ สิ่งสำคัญรองลงมาก็คือยีนนักกีฬาที่ติดตัวมาตั้งแต่เกิด

นักกีฬายกน้ำหนัก : ขาสั้นและมีฮอร์โมนสำหรับกล้ามเนื้อ

ร่างกาย : นักยกน้ำหนักมักมีแขนและขาที่สั้นเพื่อที่จะได้ไม่ต้องยกน้ำหนักขึ้นไปสูงและเป็นการประหยัดพลังงานไปในตัว ช่วงแขนที่สั้นมีประโยชน์เนื่องจากมันทำให้การยกน้ำหนักจากเอวไปพักไว้เหนือข้อศอกเป็นไปได้ง่ายขึ้น

ยีน : นักยกน้ำหนักต้องใช้มวลกล้ามเนื้อมากซึ่งสามารถเพิ่มได้ด้วยฮอร์โมน IGF-1 ซึ่งมีลักษณะคล้ายอินซูลิน ยีนที่ผลิต IGF-1 ได้ดีจะช่วยให้นักยกน้ำหนักแข็งแรงมากขึ้นกว่าเดิม