Wir sind den Grenzen sportlicher Leistungen nicht nahe gekommen.

Ich habe viele Jahre in Eugene gelebt, pc. Oregon, bekannt als US Athletics Center. Jeden Sommer versammelten sich im Oregon University Stadium erstklassige Wettkämpfe wie die US-Leichtathletikmeisterschaften oder olympische Qualifikationsspiele mit Weltklasse-Athleten. Manchmal war es großartig, plötzlich die größten Sportler in örtlichen Cafés oder Eisdielen zu treffen oder sogar Gewichte zu tragen oder mit ihnen die Strecke entlang zu laufen. Eines Morgens war ich schockiert darüber, wie ich wie ein stehender Mann von einer Frau überholt wurde, die in 400-m-Läufen trainierte. Die Geschwindigkeit ihrer Trainingsläufe war so hoch, dass ich Sprints nur auf viel kürzeren Strecken laufen konnte.

Tatsache ist, dass sie eine Ausnahme von der Regel war und ich nicht. Sportliche Leistungen folgen wie viele andere Werte in der Natur der Normalverteilungskurve. Dies bedeutet, dass die Zahl der Menschen, die zu außergewöhnlichen Leistungen fähig sind, mit zunehmendem Leistungsniveau exponentiell abnimmt. Ein Schüler eines regionalen Teams kann ein 100-Meter-Rennen in 11 Sekunden laufen, ein Staatsmeister läuft etwas schneller als 11 Sekunden und nur wenige von Hunderten verschiedener Staatsmeister können sich 10 Sekunden nähern.


Carl Lewis leitet die 4x100-Staffel bei den Olympischen Spielen 1984

Wenn Sie sich weiter entlang dieser Kurve bewegen, können Sie die originellsten Originale erreichen - Menschen, die Rekorde brechen und die Grenzen des Möglichen überschreiten. Als Karl Lewis in den 1980er Jahren den Sprint dominierte, konnte selten jemand ein Hundert-Meter-Rennen schneller als 10 Sekunden laufen, und jedes Ergebnis nahe zehn garantierte sogar bei den Olympischen Spielen den ersten Platz. Lewis war 188 cm groß, was für den Sprinter als ziemlich hoch angesehen wird. Ein höheres Wachstum wurde als Mangel für Sprinter angesehen und war mit einem langsameren Rhythmus und einer langsameren Geschwindigkeit verbunden.

Daher sagte niemand das Erscheinen eines Mannes wie Usain Bolt voraus. Seine Größe beträgt 195 cm, er lief hundert Meter fast eine halbe Sekunde schneller als die besten Athleten der vorherigen Generation und schien einer ganz anderen Art anzugehören. Sein Schritt konnte 280 cm erreichen, und wie sie in einer Studie aus dem Jahr 2013 im European Physical Journal über ihn schrieben, zeigte er Ergebnisse, die „aus physikalischer Sicht interessant sind, da er solche Beschleunigungen und Geschwindigkeiten erreichen konnte, die bisher anderen nicht unterworfen waren ".

Bolt war nicht nur der schnellste der Welt. Er war schneller als selbst Weltklasse-Läufer der vorherigen Generation und verwendete Chemikalien, die die Ergebnisse verbessern. Der aus Jamaika stammende kanadische Läufer Ben Johnson stellte bei den Olympischen Spielen 1988 vor Lewis einen Rekord von 9,79 Sekunden auf und prahlte sogar, dass er schneller gelaufen wäre, wenn er nicht schon vor dem Ziel seine Hand zum Sieg erhoben hätte. Es stellte sich später heraus, dass er Steroide verwendete.

Aber selbst die Kombination des besten Läufers und der anabolen Steroide konnte nicht mit dem genetischen Führer konkurrieren. Bolt zeigte bei den Leichtathletik-Weltmeisterschaften 2009 eine Zeit von 9,58 Sekunden, stellte einen Weltrekord auf und übertraf seinen eigenen Rekord um eine Zehntelsekunde.

Eine ähnliche Geschichte findet sich in der Geschichte der NBA. Shaquille O'Neill war die erste Person in der Liga, die mehr als 210 cm groß war und die Energie und Geschicklichkeit einer Person von viel kleinerer Statur zeigen konnte. Er war weder eine Stange noch ein Schrank und hätte wie ein Athlet mit einem Gewicht von 90 kg ausgesehen, wenn seine Waage auf 182 cm reduziert worden wäre. Als Shakilu in die Hände eines Balls in der Nähe des Rings fiel, konnte sich keine einzige Person (und manchmal beide) einmischen mach ihn zum Dunk. Nachdem die Lakers drei Meisterschaften in Folge gewonnen hatten, musste die NBA die Regeln drastisch ändern und der Zonenverteidigung erlauben, Shaquilles Dominanz zu reduzieren. Er wurde zu einem Beispiel für genetische Ausgrenzung, deren Ergebnisse niemand in der Liga lange Zeit kritisieren konnte, weil sie für eine zu sanfte Dopingpolitik kritisiert wurden. Zum Beispiel haben sie erst letztes Jahr einen Bluttest auf das Vorhandensein von Wachstumshormon hinzugefügt. Was auch immer Doping dort verwendet wurde, es reichte nicht aus, um das Niveau von Shaquille zu erreichen.



Die potenzielle Verbesserung der Dopingergebnisse ist bescheiden. Zum Beispiel schätzte Mike Israelatel, Professor für Sportphysiologie an der Temple University, dass Doping das Gewicht beim Heben von Gewichten nur um 5-10% erhöht. Vergleichen Sie dies mit den weltweiten Fortschritten beim Bankdrücken: 164 kg im Jahr 1898, 165 kg im Jahr 1916, 227 kg im Jahr 1953, 272 kg im Jahr 1967, 303 kg im Jahr 1984 und 331 kg im Jahr 2015. Mit Doping können Sie jeden Wettbewerb gewinnen. Es ist jedoch nicht vergleichbar mit dem langfristigen Trend zur Verbesserung der Ergebnisse, der hauptsächlich von genetisch außergewöhnlichen Menschen abhängt. Mit der Zunahme der Zahl der Personen, die Gewichte heben, tauchten immer mehr außergewöhnliche Persönlichkeiten am Ende der Verteilungskurve auf und trieben die Weltrekorde immer weiter voran.

Auf die gleiche Weise überholte Lance Armstrong , der beim Rennen der Tour de France 1999 Chemikalien verwendete, den Zweitplatzierten Alex Zulle um 7 Minuten und 37 Sekunden, was etwa 0,1% der gesamten Rennzeit entspricht. Dies ist nichts im Vergleich zu der allmählichen natürlichen Geschwindigkeitssteigerung, die in diesem Rennen in den letzten 50 Jahren stattgefunden hat. Eddie Merckx gewann das Rennen 1971, als seine Dauer fast der des Rennens von 1999 entsprach und die Zeit 5% schlechter war als die von Zulle. Natürlich werden Verbesserungen auch durch die Verbesserung der Trainingsmethoden und -ausrüstung erzielt. Aber zum größten Teil - dies ist die Fähigkeit eines Sports, Rivalen mit noch außergewöhnlicheren natürlichen Fähigkeiten zu finden, die sich weiter nach unten bewegen.

Und wir haben gerade erst begonnen zu verstehen, was genetisch außergewöhnlichen Menschen unterliegt. Die normale Verteilung der Sportmöglichkeiten signalisiert das Vorhandensein einer großen Anzahl unkritischer, miteinander gestapelter Effekte, unabhängig voneinander. Alle von ihnen sind an Variationen in Genen oder Allelen gebunden und erfahren kleine positive oder negative Korrekturen aufgrund von Eigenschaften wie Wachstum, Muskelprozentsatz und Koordination. Es ist jetzt klar, dass ein hohes Wachstum auf eine ungewöhnlich große Anzahl von Variationen des Faltungsgens und wahrscheinlich auf sehr seltene Mutationen zurückzuführen ist, die es stark beeinflussen.

Der Genforscher George Church führt eine Liste solcher Einzelmutationen. Darunter befinden sich die LRP5-Variante, die eine außergewöhnliche Knochenstärke bietet, die MSTN-Variante, die sehr flexible Muskeln bietet, und die SCN9A-Variante, die mit der Schmerzstärke verbunden ist.

Church war an einem der größten wissenschaftlichen Durchbrüche der letzten Jahrzehnte beteiligt: ​​der Entwicklung eines äußerst effizienten CRISPR-Geneditierungssystems, das für klinische Studien und medizinische Anwendungen zugelassen ist. Wenn sich CRISPR-basierte Technologien wie erwartet entwickeln, bleiben einige Jahrzehnte vor maßgeschneiderten Mitarbeitern. Die Bearbeitung eines Embryos ist am einfachsten kurz nach der Empfängnis, wenn er aus einer kleinen Anzahl von Zellen besteht. Dies ist jedoch auch bei einem erwachsenen Organismus möglich. In klinischen Studien mit CRISPR, die in diesem Jahr beginnen werden [Artikel veröffentlicht im August 2016 - ca. trans.] bearbeitet vorhandene Zellen adulter Organismen durch Einführung eines Trägervirus. Höchstwahrscheinlich wird CRISPR oder seine verbesserte Version in naher Zukunft als zuverlässige und effektive Methode anerkannt.

Da die komplexen Eigenschaften des Körpers von einer Vielzahl von Variationen abhängen, wissen wir um die Existenz eines riesigen Potenzials, dem weder Shaquille noch Bolt oder sonst jemand nahe gekommen sind. Keiner ihrer lebenden Menschen und nah an allen möglichen positiven genetischen Variationen. Tatsächlich ist jede Leichtathletik ein Suchalgorithmus für die Auswahl genetischer Ausnahmen, aber sie funktioniert etwas weniger als ein Jahrhundert und kann nicht als sehr effektiv bezeichnet werden. Ihr Ansatz ist eine passive Erwartung, wie zufällige Rekombinationen diese Variationen hervorbringen, und die Hoffnung, dass das Sporttraining dazu beiträgt, die besten Athleten zu identifizieren.

Und jetzt treten wir in eine Ära ein, in der die DNA nicht zufällig, sondern durch menschliche Intelligenz mit den von ihm geschaffenen Werkzeugen aufgenommen wird. Mit einer Verbesserung unseres Verständnisses der komplexen Eigenschaften des Körpers können Gentechniker die Stärke, Größe, Sprengkraft, Ausdauer, Geschwindigkeit, Reaktionsgeschwindigkeit und sogar den Wunsch nach Erfolg ändern, die für ein langes sportliches Training erforderlich sind. Schätzungen der Anzahl der Mutationen, die das Wachstum und die kognitiven Fähigkeiten steuern, zwei der komplexesten Eigenschaften, liegen in der Größenordnung von 10.000. Wenn wir vereinfachen und akzeptieren, dass in jedem Fall von 10.000 Varianten etwa die Hälfte der Bevölkerung die gewünschte Mutation hat, dann die Wahrscheinlichkeit dass wir nach der zufälligen Paarung das "maximale" Ergebnis erhalten, ungefähr gleich ^2-10000 , was ungefähr 1/10 ¹⁰⁰ mal 30 mal multipliziert mit sich selbst entspricht. Natürlich ist es unmöglich, alle 10.000 Mutationen gleichzeitig zu bekommen, da die Gefahr besteht, dass eine zu große Größe oder zu viele Muskeln oder ein zu starkes Herz wirken. Dennoch wird es mit ziemlicher Sicherheit lebensfähige Menschen mit Möglichkeiten geben, die jeder Person überlegen sind, die vor ihnen gelebt hat.


Kathy Ledeki nimmt an den Qualifikationswettbewerben für die Olympischen Spiele in 800 m Entfernung am Freestyle teil

Mit anderen Worten, es ist höchst unwahrscheinlich, dass einer von 100 Milliarden Menschen, die jemals gelebt haben, den maximalen Möglichkeiten sehr nahe gekommen ist. Für eine völlig zufällige Suche müssen Sie möglicherweise über Googol verschiedener Personen produzieren.

Aber mit der genetischen Bearbeitung müssen wir in der Lage sein, diese Suche erheblich zu beschleunigen. In der Tat führte die landwirtschaftliche Kreuzung von Tieren wie Hühnern und Kühen, so etwas wie eine kontrollierte Selektion, leicht zum Auftreten von Tieren, deren Zahl in freier Wildbahn eins zu einer Milliarde betragen würde. Die selektive Kreuzung des Mais führte dazu, dass sich der Ölgehalt in den Körnern in nur 100 Generationen um 32, multipliziert mit der Standardabweichung, änderte. Diese Leistung ist vergleichbar mit der Tatsache, dass die für eine bestimmte Sportart am besten geeignete Person gefunden wurde. Die direkte Bearbeitung von Genen kann jedoch zu noch schnelleren Ergebnissen führen, und das Laichen von Bolzen schneller als Bolt und Shaquille ist besser als Shaquille.

Die Übernahme der Gen-Editing-Technologie durch die Gesellschaft wird diese Suche beschleunigen. Separate Entscheidungen der Eltern erhöhen wahrscheinlich die Häufigkeit von Mutationen in der Bevölkerung, die die sportlichen Fähigkeiten verbessern. Dadurch wird der Bevölkerungsdurchschnitt schrittweise erhöht und das Ende des Verteilungsdiagramms verschoben. Eine Erhöhung des Mittelwerts um eine Standardabweichung (z. B. 8 cm Körpergröße eines Mannes oder 15 Punkte im IQ) führt dazu, dass eine Person mit Merkmalen wie eins zu tausend (z. B. ein Wachstum von 2 m bei der US-Bevölkerung) zehnmal wahrscheinlicher erscheint.

Freeman Dyson schlug vor, dass die Menschen eines Tages beginnen werden, sich mithilfe der Gentechnologie an das Ziel der Weltraumforschung anzupassen - sie werden widerstandsfähiger gegen Strahlung, Vakuum und Schwerelosigkeit und lernen wahrscheinlich sogar, Energie direkt aus dem Sonnenlicht zu extrahieren. Das Hinzufügen von Genen völlig unterschiedlicher Arten, beispielsweise Pflanzen, die sich von der Photosynthese ernähren, verleiht dem Konzept von GVO eine völlig andere Bedeutung: Speziation scheint durchaus möglich.

Die sportlichen Fähigkeiten einer Person können den gleichen Weg gehen. Die Art der Athleten und die Sportarten, in denen sie antreten, werden sich mit dem Aufkommen neuer Gentechnologien ändern. Werden gewöhnliche Menschen das Interesse an ihnen verlieren? Die Geschichte sagt, dass sie nicht verlieren werden: Wir lieben es, über herausragende, unvorstellbare Möglichkeiten überrascht zu sein. LeBron, Kobe, Shaquille und Bolt weckten das Interesse an ihrem Sport. Die beliebteste Sportart des Jahres 2100 kann das Kämpfen in Käfigen zwischen 240-cm-Riesen sein, die in der Lage sind, mit Ballettanmut und komplexen Bewegungen im Jujitsu-Stil gegen den Kopf zu treten. Oder einfach nur ein sehr, sehr schneller Sprint ohne Drogen.

Stephen Hsu ist Vizepräsident für Forschung und Professor für theoretische Physik an der Michigan State University. Wissenschaftlicher Berater des BGI (Beijing Genome Institute) und Gründer seines Labors für kognitive Genomik.