لسنوات عديدة عشت في يوجين ، جهاز كمبيوتر. ولاية أوريغون ، والمعروفة باسم مركز ألعاب القوى الأمريكي. في كل صيف ، تجمع المسابقات من الدرجة الأولى مثل
بطولة الولايات المتحدة لألعاب القوى أو التصفيات الأولمبية رياضيين عالميين في استاد جامعة أوريغون. كان من الرائع في بعض الأحيان أن تقابل فجأة أعظم الرياضيين في المقاهي المحلية أو محلات الآيس كريم ، أو حتى حمل الأوزان أو الركض على طول المسار معهم. في صباح أحد الأيام ، صدمت من كوني ، كرجل دائم ، تجاوزتها امرأة تدربت في 400 متر من الجري ، وكانت سرعة الجري التدريبية لدرجة أنني لم أتمكن من الركض بسرعة إلا على مسافات أقصر بكثير.
الحقيقة هي أنها كانت استثناءً للقاعدة ، ولم أكن كذلك. تطيع الإنجازات الرياضية منحنى التوزيع الطبيعي ، مثل العديد من القيم الأخرى في الطبيعة. وهذا يعني أن عدد الأشخاص القادرين على الإنجاز الاستثنائي ينخفض بشكل كبير مع زيادة مستويات الإنجاز. يمكن لطالب فريق إقليمي أن يركض سباق 100 متر في 11 ثانية ، وبطل الدولة يديره أسرع قليلاً من 11 ثانية ، ولا يستطيع الاقتراب من 10 ثوانٍ سوى بضع مئات من أبطال الولاية المختلفين.
كارل لويس يدير تتابع 4x100 في أولمبياد 1984إذا انتقلت على طول هذا المنحنى إلى أبعد من ذلك ، يمكنك الوصول إلى معظم النسخ الأصلية - الأشخاص الذين يحطمون الأرقام القياسية ويدفعون حدود الممكن. عندما سيطر كارل لويس على سباق العدو في الثمانينيات ، نادرًا ما يمكن لأي شخص الركض في سباق مائة متر أسرع من 10 ثوان ، وأي نتيجة قريبة من عشرة مراكز مضمونة حتى في الأولمبياد. كان طول لويس 188 سم ، وهو يعتبر مرتفعًا جدًا للعداء. اعتبر النمو الأعلى عيبًا للعدائين وارتبط بإيقاع أبطأ وسرعة.
لذلك ، لم يتنبأ أحد بمظهر رجل مثل يوسين بولت. يبلغ ارتفاعه 195 سم ، وركض مائة متر أسرع بنحو نصف ثانية من أفضل الرياضيين من الجيل السابق ، وبدا أنه ينتمي إلى نوع مختلف تمامًا. يمكن أن تصل خطوته إلى 280 سم ، وكما كتبوا عنه في دراسة من عام 2013 في المجلة الفيزيائية الأوروبية ، أظهر نتائج "مثيرة للاهتمام من وجهة نظر الفيزياء ، حيث كان بإمكانه تحقيق مثل هذه التسارع والسرعات التي لم تخضع حتى الآن للآخرين ".
لم يكن بولت الأسرع في العالم فقط. كان أسرع من العدائين العالميين من الجيل السابق ، باستخدام المواد الكيميائية التي تحسن النتائج. حقق العداء الكندي ، وهو مواطن من جامايكا ، بن جونسون ، رقما قياسيا بلغ 9.79 ثانية في أولمبياد 1988 ، قبل لويس ، حتى أنه تفاخر بأنه كان سيركض أسرع إذا لم يرفع يده في النصر حتى قبل النهاية. اتضح فيما بعد أنه كان يستخدم المنشطات.
ولكن حتى مزيج أفضل العداء والمنشطات لا يمكن أن ينافس الزعيم الوراثي. أظهر بولت وقت 9.58 ثانية في بطولة العالم لألعاب القوى في عام 2009 ، مسجلاً رقماً قياسياً عالمياً وتجاوز الرقم القياسي الخاص به بما يصل إلى عشر الثانية.
يمكن العثور على قصة مماثلة في تاريخ الدوري الاميركي للمحترفين. كان شاكيل أونيل أول شخص يبلغ طوله أكثر من 210 سم في الدوري ، والذي كان قادرًا على إظهار طاقة ومهارة شخص ذي مكانة أصغر بكثير. لم يكن قطبًا ولا خزانة ، وكان سيبدو مثل رياضي يزن 90 كجم إذا تم تخفيض مقياسه إلى 182 سم. عندما سقط Shakilu في يد كرة بالقرب من الحلقة ، لا يمكن لشخص واحد (وأحيانًا كليهما) أن يتدخل تجعله غمر. بعد أن فاز ليكرز بثلاث بطولات متتالية ، اضطر الدوري الاميركي للمحترفين إلى تغيير القواعد بشكل كبير والسماح
للدفاع عن المنطقة للحد من هيمنة شاكيل. أصبح مثالا على الإقصاء الجيني ، الذي لم يكن بمقدور أي شخص آخر في الدوري أن ينتقده لفترة طويلة بسبب انتقاده لسياسة لينة للغاية فيما يتعلق بالمنشطات ؛ على سبيل المثال ، أضافوا اختبار الدم لوجود هرمون النمو في العام الماضي فقط. مهما كان استخدام المنشطات هناك ، لم يكن كافيا للوصول إلى مستوى شاكيل.
التحسن المحتمل في نتائج المنشطات متواضع. على سبيل المثال ، قدر مايك إسرائيلاتيل ، أستاذ
علم وظائف الأعضاء الرياضي في جامعة تمبل ، أن المنشطات تزيد من الوزن بنسبة 5-10٪ فقط عند رفع الأوزان. قارن هذا بالتقدم العالمي في الضغط على مقاعد البدلاء: 164 كجم في عام 1898 ، و 165 كجم في عام 1916 ، و 227 كجم في عام 1953 ، و 272 كجم في عام 1967 ، و 303 كجم في عام 1984 ، و 331 كجم في عام 2015. ويمكن استخدام المنشطات للفوز بأي منافسة. ولكن لا يمكن مقارنته بالاتجاه طويل المدى لتحسين النتائج ، والذي يعتمد بشكل أساسي على الأشخاص الاستثنائيين وراثيًا. مع الزيادة في عدد الأشخاص الذين يرفعون الأوزان ، بدأت شخصيات استثنائية في الظهور على ذيل منحنى التوزيع ، مما دفع الأرقام القياسية العالمية أكثر فأكثر.
وبنفس الطريقة ، تجاوز
لانس أرمسترونج ، المواد الكيميائية في سباق 1999 Tour de France ، الوصيف أليكس زول 7 دقائق و 37 ثانية ، وهو ما يمثل حوالي 0.1 ٪ من إجمالي وقت السباق. هذا لا شيء بالمقارنة مع الزيادة الطبيعية التدريجية في السرعة التي حدثت في هذا السباق على مدى السنوات الخمسين الماضية. فاز
Eddie Merckx بالسباق في عام 1971 ، عندما كانت مدته تساوي تقريبًا سباق 1999 مع وقت أسوأ بنسبة 5 ٪ من Zulle. بالطبع ، يتم أيضًا التحسين من خلال تحسين طرق ومعدات التدريب. ولكن بالنسبة للجزء الأكبر - هذه هي قدرة الرياضة على إيجاد منافسين يتمتعون بقدرات طبيعية استثنائية أكثر ، والانتقال أكثر إلى ذيل الفرص.
وقد بدأنا للتو في فهم ما يخضع لأشخاص استثنائيين وراثيًا. يشير التوزيع الطبيعي للفرص الرياضية إلى وجود عدد كبير من الآثار غير الحرجة ، مكدسة مع بعضها البعض ، بغض النظر عن بعضها البعض. كلهم مرتبطون باختلافات في الجينات أو الأليلات ، ويختبرون تصحيحات إيجابية أو سلبية صغيرة من خصائص مثل النمو ونسبة العضلات والتنسيق. من الواضح الآن أن النمو المرتفع ينبع من عدد كبير غير معتاد من الاختلافات الجينية القابلة للطي ، وربما من طفرات نادرة جدًا تؤثر عليها بشكل كبير.
يحتفظ الباحث الجيني جورج تشيرش بقائمة من هذه الطفرات الفردية. من بينها متغير LRP5 ، الذي يوفر قوة عظمية استثنائية ، ومتغير MSTN ، الذي يعطي عضلات مرنة للغاية ، ومتغير SCN9A ، المرتبط بقوة الألم.
شاركت الكنيسة في واحدة من أعظم الإنجازات العلمية في العقود القليلة الماضية: تطوير نظام تحرير CRISPR فعال للغاية ، تمت الموافقة عليه للتجارب السريرية والتطبيقات الطبية. إذا كانت التقنيات المستندة إلى CRISPR ستتطور كما هو متوقع ، فسيتم ترك بضعة عقود قبل الأشخاص حسب الطلب. تحرير الجنين أسهل بعد فترة وجيزة من الحمل ، عندما يتكون من عدد صغير من الخلايا ، ولكن هذا ممكن أيضًا في حالة كائن حي بالغ. في التجارب السريرية لـ CRISPR ، والتي ستبدأ هذا العام [مقال نشر في أغسطس 2016 - تقريبًا. العابرة.] ، ستقوم بتحرير الخلايا الموجودة للكائنات الحية البالغة عن طريق إدخال فيروس حامل. على الأرجح ، سيتم التعرف على CRISPR ، أو نسخته المحسنة ، في المستقبل القريب كطريقة
موثوقة وفعالة .
نظرًا لأن الخصائص المعقدة للجسم تعتمد على عدد كبير من الاختلافات ، فإننا نعرف عن وجود إمكانات هائلة ، والتي لم يقترب منها شاكيل ولا بولت ولا أي شخص آخر. لا أحد من الناس الذين يعيشون على مقربة من جميع الاختلافات الجينية الإيجابية المحتملة. جميع ألعاب القوى ، في الواقع ، هي خوارزمية بحث لاختيار الاستثناءات الجينية ، ولكنها تعمل أقل من قرن بقليل ولا يمكن وصفها بأنها فعالة جدًا. نهجها هو توقع سلبي لكيفية أن ينتج عن إعادة التركيب العشوائي هذه الاختلافات والأمل في أن التدريب الرياضي سيساعد في تحديد أفضل الرياضيين.
والآن نحن ندخل حقبة لا يتم فيها التقاط الحمض النووي عن طريق الصدفة ، ولكن عن طريق الذكاء البشري ، باستخدام الأدوات التي أنشأها. مع تحسن في فهمنا للخصائص المعقدة للجسم ، سيتمكن المهندسون الوراثيون من تغيير القوة والحجم والقوة المتفجرة والتحمل والسرعة وسرعة التفاعل وحتى الرغبة في النجاح ، وهي ضرورية للتدريب الرياضي الطويل. تقديرات عدد الطفرات التي تتحكم في النمو والقدرات المعرفية ، وهما من أكثر الخصائص تعقيدًا ، تصل إلى رقم ترتيب 10000. إذا بسطنا وقبلنا أنه في كل حالة من 10000 متغير ، فإن حوالي نصف السكان لديهم الطفرة المطلوبة ، ثم الاحتمال أنه بعد التزاوج العشوائي ، نحصل على النتيجة "القصوى" ، والتي تساوي تقريبًا
2-10000 ، والتي تساوي تقريبًا 1/10
100 مرة 30 مرة مضروبة في نفسها. بالطبع ، من المستحيل الحصول على كل 10000 طفرة في آن واحد بسبب خطر الحصول على تأثير حجم كبير جدًا أو عدد كبير جدًا من العضلات أو قوة قوية جدًا في القلب. ومع ذلك ، فمن المؤكد أنه سيكون هناك أفراد قادرون على البقاء لديهم فرص تفوق أي شخص عاش من قبلهم.
تشارك كاثي ليديكي في السباقات الحرة على مسافة 800 متر في المسابقات المؤهلة للألعاب الأولمبيةوبعبارة أخرى ، من المستبعد جدًا أن يكون واحدًا من أصل 100 مليار شخص عاشوا على الإطلاق قد اقتربوا جدًا من أقصى الاحتمالات. للبحث العشوائي تمامًا ، قد تحتاج إلى إنتاج غوغول من أشخاص مختلفين.
ولكن مع التحرير الجيني ، يجب أن نكون قادرين على تسريع هذا البحث بشكل كبير. في الواقع ، أدى العبور الزراعي للحيوانات مثل الدجاج والأبقار ، وهو شيء يشبه الانتقاء المنظم ، بسهولة إلى ظهور الحيوانات ، التي سيكون عددها في البرية واحدًا من مليار. أدى التهجين الانتقائي للذرة إلى تغيير محتوى الزيت في النوى بمقدار 32 ، مضروبًا بالانحراف المعياري ، في 100 جيل فقط. يمكن مقارنة هذا الإنجاز بحقيقة أنه تم العثور على أنسب شخص لرياضة معينة. لكن التحرير المباشر للجينات يمكن أن يعطينا نتائج أسرع ، وتفرخ البراغي أسرع من بولت وشاكيل أفضل من شاكيل.
سيسرع اعتماد المجتمع لتقنية تحرير الجينات هذا البحث. من المحتمل أن تؤدي القرارات المنفصلة من قبل الآباء إلى زيادة حدوث الطفرات في السكان التي تحسن القدرة الرياضية. سيؤدي هذا إلى زيادة متوسط السكان تدريجياً وتحريك ذيل الرسم البياني للتوزيع. ستزيد الزيادة في المتوسط بانحراف معياري واحد (على سبيل المثال ، 8 سم من ارتفاع الرجل أو 15 نقطة في معدل الذكاء) ظهور شخص له خصائص مثل واحد في الألف (على سبيل المثال ، نمو 2 م في حالة سكان الولايات المتحدة) أكثر احتمالية 10 مرات.
اقترح
فريمان دايسون أن الناس سيبدأون يومًا ما في استخدام التكنولوجيا الجينية لتكييف أنفسهم مع هدف استكشاف الفضاء - سيصبحون أكثر مقاومة للإشعاع والفراغ والجاذبية الصفرية ، وربما يتعلمون أيضًا استخراج الطاقة من ضوء الشمس مباشرة. إن إضافة جينات من أنواع مختلفة تمامًا ، على سبيل المثال ، النباتات التي تتغذى على التمثيل الضوئي ، يعطي مفهوم الكائنات المعدلة وراثيًا معنى مختلفًا تمامًا: يبدو أن الانتواع ممكنًا تمامًا.
يمكن للقدرات الرياضية للشخص أن تسير بنفس الطريقة. ستتغير طبيعة الرياضيين والرياضات التي يتنافسون فيها مع ظهور التقنيات الوراثية الجديدة. هل يفقد الناس العاديون الاهتمام بهم؟ يقول التاريخ أنهم لن يخسروا: نحن نحب أن نتفاجأ بالفرص الرائعة التي لا يمكن تصورها. حفز ليبرون وكوبي وشاكيل وبولت الاهتمام برياضتهم. يمكن للرياضة الأكثر شعبية في عام 2100 أن تقاتل في أقفاص بين عمالقة 240 سم قادرة على ركل الرأس بنعمة الباليه والحركات المعقدة بأسلوب الجوجيتسو. أو مجرد سباق سريع للغاية ، دون أي مخدر.
ستيفن هسو نائب رئيس البحوث وأستاذ الفيزياء النظرية في جامعة ولاية ميشيغان. المستشار العلمي لـ BGI (معهد بكين للجينوم) ومؤسس مختبرها لعلم الجينوم المعرفي.