Дэвид Эпштейн - Спортивный ген

У большинства тибетцев была выявлена разновидность гена EPAS1, которая является показателем насыщения кислородом и регулятором выработки красных кровяных клеток, а также делает кровь очень вязкой. Но это также означает, что у тибетцев нет увеличения уровня гемоглобина. Тогда возникает вопрос: «Как же они здесь выживают?» Биал утверждает, что, несмотря на низкий уровень кислорода в крови, организм тибетцев использует альтернативные методы восполнения недостающего вещества.

В конце концов Биал доказала, что тибетцы выживают благодаря очень высокому уровню окиси азота в крови. Оксид азота через кровеносные сосуды проникает в легкие, расслабляет и расширяет их, увеличивая кровоток. «У тибетцев в отличие от нас уровень оксида азота в крови в 240 раз выше, – говорит Биал. – Это больше, чем у людей, живущих на уровне моря и страдающих от сепсиса», очень опасного для жизни заболевания. Тибетцы адаптировались к условиям окружающей среды, у них развился очень высокий кровоток в легких, и как следствие их дыхание стало глубже и быстрее, как будто они находились в постоянном состоянии гипервентиляции. «Но они затрачивают на это намного больше энергии», – говорит Биал.

В 1995 году Синтия Биал вместе с командой ученых приступила к изучению другой группы мирового населения, проживающей на большой высоте на протяжении тысячелетий. И эта группа – эфиопы, а точнее, этническая группа Эфиопии амхара, проживающая на высоте около 3500 км на Рифте Валли. И снова Синтия обнаружила уникальность биологической адаптации к высоте. Народ амхара имел нормальный уровень гемоглобина и нормальное насыщение кислородом, все их показатели полностью соответствовали показателям жителей на уровне моря. «Если бы я не знала, что мы исследуем людей, живущих на высоте, я бы не обнаружила разницы между ними и жителями долин», – рассказывает Биал. Однако тогда становится не совсем понятно, каким же образом эти люди справляются с высотой. У Биал имелись предварительные данные анализа эфиопов амхара, которые говорили о том, что у них наблюдается необычайно быстрое движение кислорода по организму.

Питер Снелл, бывший рекордсмен мира в забеге на 1 милю из Новой Зеландии, впоследствии ставший медицинским исследователем, предположил, что перенос кислорода из легких в кровь усиливается у людей, которые произошли от народа, жившего на высоте. Прочитав его работу, Синтия задумалась над этим и предположила, что подобное явление действительно возможно, но наверняка никто сказать не сможет. Она обнаружила ускоренную диффузию кислорода не только у народа амхара, но и среди большинства эфиопских бегунов оромо. Мужчины оромо сохраняют за собой мировой рекорд в дистанции 5 и 10 км, а женщины в дистанции 5 км.

В отличие от амхара, которые жили на высоте на протяжении десятков тысяч лет, скотоводы оромо переселились в горы только 500 лет назад. Иностранец с первого взгляда не сможет отличить амхара и оромо. Но Биал никогда не спутает их, ведь у них разная реакция на высоту.

Биал проводила испытания народа оромо, живущего примерно на высоте Денвера, она не ожидала увидеть много. Но как оказалось, у них уровень гемоглобина был выше, чем у амхара, живущих на такой же высоте. И этот гемоглобин был полностью заполнен кислородом. Более того, по словам Синтии, их уровень гемоглобина был определенно выше, чем можно было бы ожидать даже от людей, живущих на равнине.

С одной стороны, эта особенность подчеркивает разнообразие физиологии народов, живших на высоте на различных этапах истории. Более того, это классический пример эволюционной разрозненности. Предположительно, амхара живут в горах около 50 000 лет, жители Гималаев появились в тех местах около 23 000 лет назад, а Анды были заселены примерно 10 000 лет назад. Именно такая историческая справка может объяснить, почему жители Анд имеют достаточно высокий уровень гемоглобина. Они просто не до конца адаптировались к условиям окружающей среды. Также это явно указывает на то, что генетические изменения происходят очень быстро.

Что касается данных, собранных Биал об этнической группе оромо, процесс адаптации у них только начинается. Уровень гемоглобина у народа оромо заметно увеличен. Но различия в биологической адаптации распространены не только среди разных этнических групп, но и между отдельными людьми внутри одной группы.

В 2003 году группа ученых из Норвегии и Техаса отправила спортсменов тренироваться на высоту 2800 км, чтобы посмотреть, какие изменения произойдут в их организме за один день. Ученые более всего интересовались изменениями показателя гормона ЭПО (эритропоэтин), который побуждает организм вырабатывать красные кровяные клетки. Изменения варьировались от спортсмена к спортсмену. У некоторых уровень ЭПО снизился, у других же, наоборот, увеличился. В общей массе изменения произошли более чем на 400 %.

Ученые другого исследования отправили спортсменов тренироваться на высоте на месяц. И опять же были различия. Некоторые спортсмены, вернувшись в долину, улучшили свои показатели в беге на 5 км на 37 секунд. Это были те спортсмены, у которых количество эритроцитов увеличилось на 8 %. У остальных, наоборот, было замечено ухудшение показателей бега на дистанции. Так мы приходим к выводу, что тренировки на высоте являются эффективными только в случае, если они согласованы с физиологической уникальностью организма.

Боб Ларсен доказал эффективность этой идеи в действии. Ларсен тренировал американцев Дина Кастора и Мэба Кефлезигхи, бронзового и серебряного призера в марафоне на Олимпийских играх 2004 года. «Мы доказали, что некоторым спортсменам требуется намного дольше тренироваться на высоте, чтобы добиться результата, – говорит Ларсен. – Так, Дину пришлось тренироваться на протяжении двух лет. А Мэб справился быстро. Через две недели на высоте появились первые небольшие результаты, а через шесть недель он установил новый американский рекорд в беге на 10 км».

Даже учитывая, что каждый реагирует на тренировки на высоте индивидуально, существует определенная зона наилучшего восприятия. Это та высота, на которой увеличивается в разумных пределах производство эритроцитов, высота, на которой воздух разряжен, но при этом кровь не становится из-за этого слишком вязкой. Жители Анд и Гималаев находятся выше этого места, ведь оптимальная высота для тренировок всего лишь 1500–2500 м. Этого достаточно, чтобы в организме начались физиологические изменения, но и не слишком высоко, чтобы было тяжело тренироваться.

Именно в таких зонах наилучшего восприятия и занимаются кенийцы и эфиопы на Рифте Валли. Например, тренировочные базы в Кении расположены: Элдорет – 2100 метров над уровнем моря; Итен – 2300 метров; Карсабет – 1950 м; Каптагат – 2398 м; Ньяхуруру – 2200 метров. Основная тренировочная база Эфиопии находится в городе Бекоджи на высоте 2440 метров над уровнем моря. В США тоже есть зона наилучшего восприятия, именно там спортсмены развивают навыки выносливости. Это место находится в Калифорнии, Маммот Лэйкс, на высоте 2377 метров. Есть и еще одно в Аризоне, Флагшток. Там тренировочная база расположена на высоте 2100 м.