Nous n'avons pas atteint les limites des réalisations sportives.

Pendant de nombreuses années, j'ai vécu à Eugene, pc. Oregon, connu sous le nom de US Athletics Center. Chaque été, des compétitions de premier niveau telles que les championnats américains d'athlétisme ou les qualifications olympiques ont réuni des athlètes de classe mondiale au stade universitaire de l'Oregon. C'était génial parfois de rencontrer soudainement les plus grands athlètes dans les cafés ou les glaciers locaux, ou même de porter des poids ou de courir avec eux sur la piste. Un matin, j'ai été choquée de voir comment, comme un homme debout, j'ai été dépassée par une femme qui s'est entraînée sur 400 mètres. La vitesse de ses entraînements était telle que je ne pouvais courir des sprints qu'à des distances beaucoup plus courtes.

Le fait est qu'elle était une exception à la règle, et je ne l'étais pas. Les réalisations sportives obéissent à la courbe de distribution normale, comme beaucoup d'autres valeurs dans la nature. Cela signifie que le nombre de personnes capables de réalisations exceptionnelles diminue de façon exponentielle avec l'augmentation des niveaux de réussite. Un élève d'une équipe régionale peut courir une course de 100 mètres en 11 secondes, un champion d'État la fait un peu plus vite que 11 secondes et seulement quelques centaines de centaines de champions d'État différents peuvent se rapprocher de 10 secondes.


Carl Lewis dirige le relais 4x100 aux Jeux olympiques de 1984

Si vous vous déplacez le long de cette courbe, vous pouvez atteindre les originaux les plus originaux - des gens qui battent des records et repoussent les limites du possible. Lorsque Karl Lewis a dominé le sprint dans les années 1980, rarement n'importe qui pouvait courir une course de cent mètres plus vite que 10 secondes, et n'importe quel résultat près de dix premières places garanties même aux Jeux olympiques. Lewis mesurait 188 cm, ce qui est considéré comme assez élevé pour le sprinter. Une croissance plus élevée était considérée comme une lacune pour les sprinters et était associée à un rythme et une vitesse plus lents.

Par conséquent, personne n'a prédit l'apparition d'un homme comme Usain Bolt. Sa taille est de 195 cm, il courait une centaine de mètres presque une demi-seconde plus vite que les meilleurs athlètes de la génération précédente, et semblait appartenir à un tout autre genre. Son pas pouvait atteindre 280 cm, et, comme ils l'ont écrit dans une étude de 2013 dans le European Physical Journal, il a montré des résultats «intéressants du point de vue de la physique, car il pouvait atteindre des accélérations et des vitesses qui jusqu'à présent n'étaient pas soumises à d'autres». ".

Bolt n'était pas seulement le plus rapide du monde. Il était plus rapide que les coureurs de classe mondiale de la génération précédente, utilisant des produits chimiques qui améliorent les résultats. Le coureur canadien, originaire de la Jamaïque, Ben Johnson, a établi un record de 9,79 secondes aux Jeux olympiques de 1988, devant Lewis, et s'est même vanté qu'il aurait couru plus vite s'il n'avait pas levé la main à la victoire avant même l'arrivée. Il s'est avéré plus tard qu'il utilisait des stéroïdes.

Mais même la combinaison du meilleur coureur et des stéroïdes anabolisants ne pouvait pas rivaliser avec le leader génétique. Bolt a montré un temps de 9,58 secondes aux Championnats du monde d'athlétisme en 2009, établissant un record du monde et dépassant son propre record de près d'un dixième de seconde.

Une histoire similaire se trouve dans l'histoire de la NBA. Shaquille O'Neill a été la première personne à mesurer plus de 210 cm dans la ligue qui a pu montrer l'énergie et la dextérité d'une personne de taille beaucoup plus petite. Il n'était ni un poteau ni une armoire, et aurait ressemblé à un athlète pesant 90 kg si son échelle avait été réduite à 182 cm. Lorsque Shakilu est tombé entre les mains d'une balle près du ring, aucune personne (et parfois les deux) ne pouvait interférer lui faire un dunk. Après que les Lakers aient remporté trois championnats d'affilée, la NBA a dû changer radicalement les règles et permettre à la défense de zone de réduire la domination de Shaquille. Il est devenu un exemple d'exclusion génétique, dont personne d'autre dans la ligue n'a pu critiquer les résultats pendant longtemps, critiqué pour sa politique trop douce en matière de dopage; par exemple, ils ont ajouté un test sanguin pour la présence d'hormone de croissance l'année dernière seulement. Quel que soit le dopage utilisé, il ne suffisait pas pour atteindre le niveau de Shaquille.



L'amélioration potentielle des résultats de dopage est modeste. Par exemple, Mike Israelatel, professeur de physiologie du sport à l'Université Temple, a estimé que le dopage n'augmente le poids que de 5 à 10% lors de la levée de poids. Comparez cela avec les progrès mondiaux en développé couché: 164 kg en 1898, 165 kg en 1916, 227 kg en 1953, 272 kg en 1967, 303 kg en 1984 et 331 kg en 2015. Le dopage peut être utilisé pour gagner n'importe quelle compétition. mais elle n'est pas comparable à la tendance à long terme à l'amélioration des résultats, qui dépend principalement de personnes génétiquement exceptionnelles. Avec l'augmentation du nombre de personnes soulevant des poids, de plus en plus de personnalités exceptionnelles ont commencé à apparaître sur la queue de la courbe de distribution, poussant de plus en plus de records du monde.

De même, Lance Armstrong , utilisant des produits chimiques lors du Tour de France 1999, a dépassé le finaliste Alex Zulle de 7 minutes et 37 secondes, soit environ 0,1% du temps total de la course. Ce n'est rien comparé à l'augmentation naturelle progressive de la vitesse qui s'est produite dans cette course au cours des 50 dernières années. Eddie Merckx a remporté la course en 1971, lorsque sa durée était presque égale à celle de 1999 avec un temps 5% pire que Zulle. Bien entendu, des améliorations sont également apportées en améliorant les méthodes et l'équipement de formation. Mais pour la plupart - c'est la capacité d'un sport à trouver des rivaux avec des capacités naturelles encore plus exceptionnelles, allant plus loin dans la queue des opportunités.

Et nous venons juste de commencer à comprendre ce qui est soumis aux personnes génétiquement exceptionnelles. La répartition normale des opportunités sportives signale la présence d'un grand nombre d'effets non critiques, empilés les uns sur les autres, indépendants les uns des autres. Tous sont liés à des variations de gènes ou d'allèles et subissent de petites corrections positives ou négatives de propriétés telles que la croissance, le pourcentage musculaire et la coordination. Il est maintenant clair qu'une croissance élevée provient d'un nombre inhabituellement important de variations des gènes de repliement, et probablement de mutations très rares qui l'affectent grandement.

Le chercheur en génétique George Church conserve une liste de ces mutations uniques. Parmi eux, la variante LRP5, qui offre une résistance osseuse exceptionnelle, la variante MSTN, qui donne des muscles très flexibles, et la variante SCN9A, qui est associée à la force de la douleur.

Church a été impliqué dans l'une des plus grandes percées scientifiques des dernières décennies: le développement d'un système d'édition de gènes CRISPR extrêmement efficace, approuvé pour les essais cliniques et les applications médicales. Si les technologies basées sur CRISPR se développent comme prévu, alors il reste quelques décennies avant que les gens sur mesure. L'édition d'un embryon est plus facile peu de temps après la conception, lorsqu'elle se compose d'un petit nombre de cellules, mais cela est également possible dans le cas d'un organisme adulte. Dans les essais cliniques de CRISPR, qui débuteront cette année [article publié en août 2016 - env. trans.], modifiera les cellules existantes d'organismes adultes en introduisant un virus porteur. Très probablement, CRISPR, ou sa version améliorée, dans un avenir proche sera reconnu comme une méthode fiable et efficace .

Étant donné que les caractéristiques complexes du corps dépendent d'un grand nombre de variations, nous connaissons l'existence d'un potentiel énorme, auquel ni Shaquille, ni Bolt, ni personne d'autre ne s'est approché. Aucun de leurs êtres vivants et proche de toutes les variations génétiques positives possibles. Tout l'athlétisme, en fait, est un algorithme de recherche pour la sélection des exceptions génétiques, mais il fonctionne un peu moins d'un siècle et ne peut pas être qualifié de très efficace. Son approche est une attente passive de la façon dont les recombinaisons aléatoires produiront ces variations et l'espoir que l'entraînement sportif aidera à identifier les meilleurs athlètes.

Et maintenant, nous entrons dans une ère où l'ADN ne sera pas prélevé par hasard, mais par l'intelligence humaine, en utilisant les outils créés par lui. Avec une amélioration de notre compréhension des caractéristiques complexes du corps, les ingénieurs génétiques seront en mesure de modifier la force, la taille, la force explosive, l'endurance, la vitesse, la vitesse de réaction et même le désir de réussite, nécessaire pour un long entraînement athlétique. Les estimations du nombre de mutations qui contrôlent la croissance et les capacités cognitives, deux des propriétés les plus complexes, représentent un chiffre de l'ordre de 10 000. Si nous simplifions et acceptons que dans chaque cas de 10 000 variantes, environ la moitié de la population a la mutation souhaitée, alors la probabilité qu'après un accouplement aléatoire, nous obtenons le résultat "maximum", approximativement égal à ^2-10000 , qui est approximativement égal à 1/10 ¹⁰⁰ fois 30 fois multiplié par lui-même. Bien sûr, il est impossible d'obtenir toutes les 10 000 mutations à la fois en raison du danger d'obtenir l'effet d'une taille trop grande ou de trop de muscles ou d'un cœur trop fort. Néanmoins, il y aura presque certainement des individus viables avec des opportunités qui seront supérieures à toute personne qui a vécu avant eux.


Kathy Ledeki participe au style libre à une distance de 800 m dans les compétitions de qualification pour les Jeux Olympiques

En d'autres termes, il est hautement improbable qu'une personne sur 100 milliards de personnes ayant déjà vécu soit proche du maximum de possibilités. Pour une recherche complètement aléatoire, vous devrez peut-être produire sur googol de diverses personnes.

Mais avec l'édition génétique, nous devons être en mesure d'accélérer considérablement cette recherche. En effet, le croisement agricole d'animaux tels que les poules et les vaches, quelque chose comme la sélection contrôlée, a facilement conduit à l'apparition d'animaux, dont le nombre dans la nature serait de un sur un milliard. Le croisement sélectif du maïs a entraîné une modification de la teneur en huile des grains de 32, multipliée par l'écart-type, en seulement 100 générations. Cette réussite est comparable au fait que la personne la plus appropriée a été trouvée pour un sport particulier. Mais l'édition directe des gènes peut nous donner des résultats encore plus rapides, et la génération de boulons plus rapidement que Bolt et Shaquille est meilleure que Shaquille.

L'adoption par la société de la technologie d'édition de gènes accélérera cette recherche. Des décisions séparées des parents sont susceptibles d'augmenter l'incidence des mutations dans la population qui améliorent la capacité sportive. Cela augmentera progressivement la moyenne de la population et déplacera la queue du graphique de distribution. Une augmentation de la moyenne d'un écart type (par exemple, 8 cm de la taille d'un homme ou 15 points de QI) fera apparaître une personne avec des caractéristiques comme une sur mille (par exemple, une croissance de 2 m dans le cas de la population américaine) 10 fois plus probable.

Freeman Dyson a suggéré qu'un jour, les gens commenceront à utiliser la technologie génétique pour s'adapter à l'objectif de l'exploration spatiale - ils deviendront plus résistants au rayonnement, au vide et à la gravité zéro, et apprendront même probablement à extraire directement l'énergie de la lumière solaire. L'ajout de gènes d'espèces complètement différentes, par exemple des plantes qui se nourrissent de photosynthèse, donne au concept d'OGM un sens complètement différent: la spéciation semble tout à fait possible.

Les capacités athlétiques d'une personne peuvent aller de la même façon. La nature des athlètes et des sports dans lesquels ils concourront changera avec l'avènement des nouvelles technologies génétiques. Les gens ordinaires vont-ils se désintéresser d'eux? L'histoire dit qu'ils ne perdront pas: nous aimons être surpris par des opportunités exceptionnelles et inimaginables. LeBron, Kobe, Shaquille et Bolt ont stimulé l'intérêt pour leur sport. Les sports les plus populaires de l'année 2100 peuvent être des combats dans des cages entre des géants de 240 cm capables de donner des coups de pied avec la grâce du ballet et des mouvements complexes dans le style du jujitsu. Ou juste un sprint très, très rapide, sans dopage.

Stephen Hsu est vice-président de la recherche et professeur de physique théorique à la Michigan State University. Conseiller scientifique du BGI (Beijing Genome Institute) et fondateur de son laboratoire de génomique cognitive.