Não chegamos perto dos limites das conquistas esportivas.

Por muitos anos morei em Eugene, pc. Oregon, conhecido como o Centro de Atletismo dos EUA. Todo verão, competições de primeiro nível, como o Campeonato de Atletismo dos EUA ou as eliminatórias olímpicas, reuniam atletas de classe mundial no Oregon University Stadium. Às vezes, era ótimo encontrar de repente os melhores atletas em cafés ou sorveterias locais, ou até carregar pesos ou correr ao longo da pista com eles. Certa manhã, fiquei chocado ao saber que eu, como um homem em pé, foi ultrapassado por uma mulher que treinava em corridas de 400 m.A velocidade de suas corridas de treinamento era tanta que eu só conseguia correr em distâncias muito menores.

O fato é que ela era uma exceção à regra, e eu não. As realizações atléticas obedecem à curva de distribuição normal, como muitos outros valores da natureza. Isso significa que o número de pessoas capazes de realização excepcional diminui exponencialmente com o aumento dos níveis de realização. Um estudante de uma equipe regional pode correr uma corrida de 100 metros em 11 segundos, um campeão estadual corre um pouco mais rápido que 11 segundos, e apenas algumas centenas de campeões estaduais diferentes podem se aproximar de 10 segundos.


Carl Lewis comanda o revezamento 4x100 nos Jogos Olímpicos de 1984

Se você avançar mais nessa curva, poderá alcançar os originais mais originais - pessoas que estão quebrando recordes e ultrapassando os limites do possível. Quando Karl Lewis dominou o sprint na década de 1980, raramente alguém podia correr uma corrida de cem metros mais rápido que 10 segundos, e qualquer resultado próximo a dez primeiros lugares garantidos, mesmo nas Olimpíadas. Lewis tinha 188 cm de altura, o que é considerado bastante alto para o velocista. Um crescimento maior foi considerado uma deficiência para os velocistas e foi associado a um ritmo e velocidade mais lentos.

Portanto, ninguém previu a aparência de um homem como Usain Bolt. Sua altura é de 195 cm, ele correu cem metros quase meio segundo mais rápido que os melhores atletas da geração anterior e parecia pertencer a um tipo completamente diferente. Seu passo pode chegar a 280 cm e, como escreveram sobre ele em um estudo de 2013 no European Physical Journal, ele mostrou resultados “interessantes do ponto de vista da física, pois ele conseguia tais acelerações e velocidades que até agora não estavam sujeitas a outras pessoas. "

Bolt não era apenas o mais rápido do mundo. Ele foi mais rápido do que os corredores de classe mundial da geração anterior, usando produtos químicos que melhoram os resultados. O corredor canadense, nascido na Jamaica, Ben Johnson, estabeleceu um recorde de 9,79 segundos nas Olimpíadas de 1988, à frente de Lewis, e até se vangloriava de que teria corrido mais rápido se não tivesse levantado a mão na vitória antes mesmo do final. Mais tarde, descobriu-se que ele estava usando esteróides.

Mas mesmo a combinação dos melhores corredores e esteróides anabolizantes não poderia competir com o líder genético. Bolt mostrou um tempo de 9,58 segundos no Campeonato Mundial de Atletismo em 2009, estabelecendo um recorde mundial e superando seu próprio recorde em até um décimo de segundo.

Uma história semelhante pode ser encontrada na história da NBA. Shaquille O'Neill foi a primeira pessoa a ter mais de 210 cm de altura na liga, capaz de mostrar a energia e a destreza de uma pessoa de estatura muito menor. Ele não era um poste nem um armário, e pareceria um atleta pesando 90 kg se sua balança tivesse sido reduzida para 182 cm.Quando Shakilu caiu nas mãos de uma bola perto do ringue, nenhuma pessoa (e às vezes as duas) poderia interferir faça dele um idiota. Depois que o Lakers venceu três campeonatos consecutivos, a NBA teve que mudar drasticamente as regras e permitir que a defesa de zona reduzisse o domínio de Shaquille. Ele se tornou um exemplo de exclusão genética, cujos resultados ninguém mais na liga poderia criticar por muito tempo sendo criticado por uma política muito branda em relação ao doping; por exemplo, eles adicionaram um exame de sangue para a presença do hormônio do crescimento apenas no ano passado. Qualquer que fosse o doping usado lá, não bastava alcançar o nível de Shaquille.



A potencial melhoria nos resultados de doping é modesta. Por exemplo, Mike Israelatel, professor de fisiologia esportiva da Temple University, estimou que o doping aumenta o peso em apenas 5 a 10% ao levantar pesos. Compare isso com o progresso mundial no supino: 164 kg em 1898, 165 kg em 1916, 227 kg em 1953, 272 kg em 1967, 303 kg em 1984 e 331 kg em 2015. O doping pode ser usado para vencer qualquer competição. mas não é comparável à tendência de longo prazo de melhoria nos resultados, que depende principalmente de pessoas geneticamente excepcionais. Com o aumento do número de pessoas levantando pesos, personalidades cada vez mais excepcionais começaram a aparecer no final da curva de distribuição, empurrando os recordes mundiais cada vez mais.

Da mesma forma, Lance Armstrong , usando produtos químicos na corrida de Tour de France de 1999, ultrapassou o vice-campeão Alex Zulle por 7 minutos e 37 segundos, o que representa cerca de 0,1% do tempo total da corrida. Isso não é nada comparado ao aumento natural gradual da velocidade que ocorreu nessa corrida nos últimos 50 anos. Eddie Merckx venceu a corrida em 1971, quando sua duração foi quase igual à corrida de 1999, com um tempo 5% pior que Zulle. Obviamente, melhorias também estão sendo feitas, melhorando os métodos e equipamentos de treinamento. Mas, na maioria das vezes - essa é a capacidade de um esporte de encontrar rivais com habilidades naturais ainda mais excepcionais, movendo-se mais abaixo na cauda das oportunidades.

E começamos a entender o que está sujeito a pessoas geneticamente excepcionais. A distribuição normal de oportunidades esportivas sinaliza a presença de um grande número de efeitos não críticos, empilhados entre si, independentemente um do outro. Todos eles estão ligados a variações de genes ou alelos e sofrem pequenas correções positivas ou negativas de propriedades como crescimento, porcentagem muscular e coordenação. Agora está claro que o alto crescimento decorre de um número incomumente grande de variações genéticas dobráveis ​​e provavelmente de mutações muito raras que o afetam bastante.

O pesquisador de genética George Church mantém uma lista dessas mutações únicas. Entre eles estão a variante LRP5, que fornece força óssea excepcional, a variante MSTN, que fornece músculos muito flexíveis, e a variante SCN9A, que está associada à força da dor.

A Church esteve envolvida em uma das maiores descobertas científicas das últimas décadas: o desenvolvimento de um sistema de edição de genes CRISPR extremamente eficiente, aprovado para ensaios clínicos e aplicações médicas. Se as tecnologias baseadas em CRISPR se desenvolverem conforme o esperado, restam poucas décadas para as pessoas personalizadas. A edição de um embrião é mais fácil logo após a concepção, quando consiste em um pequeno número de células, mas isso também é possível no caso de um organismo adulto. Nos ensaios clínicos do CRISPR, que começarão este ano [artigo publicado em agosto de 2016 - aprox. trans.], editará as células existentes de organismos adultos através da introdução de um vírus portador. Muito provavelmente, o CRISPR, ou sua versão aprimorada, em um futuro próximo será reconhecido como um método confiável e eficaz .

Como as características complexas do corpo dependem de um grande número de variações, sabemos da existência de um enorme potencial, ao qual nem Shaquille, nem Bolt, nem ninguém mais, chegaram perto. Nenhuma de suas pessoas vivas e perto de todas as possíveis variações genéticas positivas. Todo atletismo, de fato, é um algoritmo de busca para a seleção de exceções genéticas, mas funciona um pouco menos de um século e não pode ser chamado de muito eficaz. Sua abordagem é uma expectativa passiva de como as recombinações aleatórias produzirão essas variações e a esperança de que o treinamento esportivo ajude a identificar os melhores atletas.

E agora estamos entrando em uma era em que o DNA não será captado por acaso, mas pela inteligência humana, usando as ferramentas criadas por ele. Com uma melhoria em nossa compreensão das características complexas do corpo, os engenheiros genéticos poderão alterar a força, tamanho, força explosiva, resistência, velocidade, velocidade de reação e até o desejo de sucesso, necessário para o treinamento atlético prolongado. As estimativas do número de mutações que controlam o crescimento e as habilidades cognitivas, duas das propriedades mais complexas, chegam a 10.000. Se simplificarmos e aceitarmos que em cada caso de 10.000 variantes, cerca de metade da população tem a mutação desejada, então a probabilidade após o acasalamento aleatório, obtemos o resultado "máximo", aproximadamente igual a ^2-10000 , que é aproximadamente igual a 1/10 ¹⁰⁰ vezes 30 vezes multiplicado por ele mesmo. Obviamente, é impossível obter todas as 10.000 mutações de uma só vez, devido ao perigo de obter o efeito de um tamanho muito grande ou muitos músculos ou um coração muito forte. No entanto, quase certamente haverá indivíduos viáveis ​​com oportunidades superiores a qualquer pessoa que tenha vivido antes deles.


Kathy Ledeki participa do estilo livre a uma distância de 800 m nas competições classificatórias para as Olimpíadas

Em outras palavras, é altamente improvável que uma em cada 100 bilhões de pessoas que já viveu tenha chegado muito perto das possibilidades máximas. Para uma pesquisa completamente aleatória, pode ser necessário produzir sobre o googol de várias pessoas.

Mas com a edição genética, devemos ser capazes de acelerar bastante essa pesquisa. De fato, o cruzamento agrícola de animais como galinhas e vacas, algo como seleção controlada, facilmente levou ao aparecimento de animais, cujo número na natureza seria um em um bilhão. O cruzamento seletivo do milho resultou na alteração do teor de óleo nos grãos por 32, multiplicado pelo desvio padrão, em apenas 100 gerações. Essa conquista é comparável ao fato de que a pessoa mais adequada foi encontrada para um esporte em particular. Mas a edição direta de genes pode nos dar resultados ainda mais rapidamente, e os raios de desova mais rápidos que Bolt e Shaquille são melhores que Shaquille.

A adoção pela sociedade da tecnologia de edição de genes acelerará essa busca. É provável que decisões separadas dos pais aumentem a incidência de mutações na população que melhoram a capacidade atlética. Isso aumentará gradualmente a média da população e moverá a cauda do gráfico de distribuição. Um aumento na média de um desvio padrão (por exemplo, 8 cm da altura de um homem ou 15 pontos no QI) fará com que a aparência de uma pessoa com características como uma em mil (por exemplo, um crescimento de 2 m no caso da população dos EUA) seja 10 vezes mais provável.

Freeman Dyson sugeriu que um dia as pessoas começarão a usar a tecnologia genética para se adaptar ao objetivo da exploração espacial - elas se tornarão mais resistentes à radiação, ao vácuo e à gravidade zero, e provavelmente aprenderão a extrair energia diretamente da luz solar. A adição de genes de espécies completamente diferentes, por exemplo, plantas que se alimentam da fotossíntese, dá ao conceito de OGM um significado completamente diferente: a especiação parece bem possível.

As habilidades atléticas de uma pessoa podem seguir o mesmo caminho. A natureza dos atletas e os esportes em que eles competem mudarão com o advento de novas tecnologias genéticas. As pessoas comuns perderão o interesse nelas? A história diz que eles não perderão: adoramos ser surpreendidos com oportunidades inimagináveis ​​e extraordinárias. LeBron, Kobe, Shaquille e Bolt estimularam o interesse em seu esporte. Os esportes mais populares do ano 2100 podem ser lutas em gaiolas entre gigantes de 240 cm capazes de chutar a cabeça com graça de balé e movimentos complexos no estilo do jujitsu. Ou apenas um sprint muito, muito rápido, sem nenhuma droga.

Stephen Hsu é vice-presidente de pesquisa e professor de física teórica da Michigan State University. Conselheiro científico do BGI (Beijing Genome Institute) e fundador do seu Laboratório de Genômica Cognitiva.