Genetik ve Koşu

Genler ve Koşu Performansı

Artık tamamen geleneklere ve efsanelere bağlı değiliz. Antrenmanlarımızı planlamak ve en önemli yarışlarımıza hazırlanmak için dünyanın dört bir yanındaki bilim adamlarının yürüttüğü harika araştırmaları inceleyebiliriz.

Koşu bilimi, gelişmiş performans için antrenman üzerinde büyük bir pratik etkiye sahiptir. Araştırmalar sayesinde koşucular ve antrenörler artık antrenmanın hacmindeki, yoğunluğundaki ve sıklığındaki değişikliklerin  VO2 Max, koşu ekonomisi, laktat eşiği hızı, yorulmaya karşı direnç ve maksimum koşu gibi temel performans değişkenlerini nasıl etkilediğini anlıyor.

Koşunun Doğasına Karşı-Beslenme Tartışması

Kenyalı bir sporcunun şaşırtıcı bir performans sergilediği her yarışta, tartışma yeniden başlıyor gibi görünüyor. Koşu başarısı için genetik faktörler mi  yoksa antrenman faktörleri  mi daha önemli?

Koşu sırasında yorgunluğun kökenini araştırmak önemlidir. Yorgunluk anlaşıldığında, bu yorgunluğu sınırlamak ve böylece performansı optimize etmek için en uygun egzersiz modu araştırılabilir ve sporculara uygulanabilir.

Koşucular, antrenörler ve egzersiz bilimcileri genellikle koşu performanslarının genetik faktörler tarafından mı yoksa çevre tarafından mı belirlendiğini merak ederler. Uzun mesafe koşusu hayranları, Kenya’nın dayanıklılık yarışmalarındaki mevcut hakimiyetinin genetik üstünlüğün mü yoksa batı Kenya’da daha yüksek rakımlarda aktif bir çocukluk döneminin mi sonucu olduğu konusunda spekülasyon yapıyor.

Hafta sonu koşucuları, 10K’da 40 dakikada koşabilmek için doğuştan gelen kapasiteye (genetik yapı) sahip olup olmadıkları konusunda sürekli düşünürler. Antrenörler ve egzersiz bilimcileri, farklı koşu mesafelerindeki potansiyeli belirlemek için sporcuları genetik olarak test etmek isterler.

Bu tür kaygılar meraktan çok daha fazlasıdır. Performanslar gerçekten de genler tarafından şekillendiriliyorsa, antrenörler ve elit koşucular, DNA’larının koşu gelecekleri hakkında ne belirlediğini öğrenmek için gen dopingi gibi aldatıcı uygulamalar elit yarışmalarda önemli bir rol oynayabilir.

Eğer çevre genetik yapı üzerinde hüküm sürüyorsa, koşucular mümkün olan en iyi kişisel performansları üreten programları bulma umuduyla antrenman programlarını iyimser bir şekilde dengeleyecek ve Doğu Afrikalıların bu kadar şaşırtıcı düzeyde koşu kondisyonuna tam olarak nasıl ulaştıklarına dair ciddi bilimsel araştırmalar başlamalı.

Genetik faktörler, fiziksel performans üzerinde etkisi olan genlerin varlığını veya yokluğunu ve bu tür genler arasındaki etkileşimleri içerir. Koşucunun ortamı antrenman, beslenme uygulamaları, sosyal ve coğrafi faktörler. Antrenman, bir antrenman programını sadık bir şekilde takip etmekten çok daha fazlasıdır; antrenman yapma isteği gibi psikolojik yönleri,  dış motivasyon ve tutarlı bir şekilde egzersiz yapmak için gerçek fırsat gibi sosyal bileşenleri içeren karmaşık bir aktivitedir.

Bir diğer önemli çevresel faktör, performans için önemli olan fizyolojik ve psikolojik değişkenleri optimize edebilecek bir program oluşturma bilgisinin var olup olmadığıdır.

Performansla ilişkili çevresel faktörler ve fizyolojik değişkenler o kadar karmaşıktır ki, birçok kişi, koşma başarısını belirlemede genlerin baskın olduğu şeklindeki basit bir görüşü benimseme eğilimindedir.

Basit bir görüş, genlerin atletleri harekete geçiren sihirli mermiler gibi hareket edebildiğidir.

Örnek olarak, Scientific American (popüler bilim dergisi) bir keresinde 2012 Olimpiyat Oyunları’ndaki performansların, atletlerin kas hücrelerinin çekirdeklerine anahtar genlerin eklenmesine bağlı olacağını tahmin etmişti.

Benzer şekilde, Avustralya’dan profesyonel bir ragbi takımı Oyuncularını egzersizle ilgili 11 gendeki varyasyonlar için test etti ve ardından her oyuncuya özel olarak uygun eğitim programlarının oluşturulabileceğine inandı.

Birçok egzersiz bilimcisi, sporcuların belirli sakatlıklara maruz kalma risklerini ve çeşitli spor aktivitelerinde takım pozisyonları, roller ve alt disiplinlere uygunluklarını tahmin etmek için genetik olarak profillenebileceğine inanmaya başladı.

Bir koşucunun genlerinin incelenmesinin sonuç verebileceğine dair bir inanç var.  Sprinter mi, orta mesafe atleti mi yoksa maratoncu mu olması gerektiğine dair önemli bilgiler.

Doğu Afrikalı koşucuların (esas olarak Kenya ve Etiyopya’dan) dayanıklılık performansını kodlayan genler üzerinde bir tekele sahip olduğuna dair yaygın bir algı da vardır.

Koşu performanslarını belirlemede genlerin veya doğanın baskın bir rol oynadığını savunanlar, fiziksel kapasite üzerinde etkisi olan 100’den fazla genin nispeten yakın zamanda keşfedildiğine işaret ediyor.

Bu tür bulgular, bir bireyin koşma performansı potansiyelinin büyük ölçüde doğumda belirlenebileceği fikrini pekiştiriyor. Örneğin, bu çok sayıda genin doğru konfigürasyonuna sahip bir koşucu, koşmak için doğuştan gelen bir yeteneğe sahip olabilir ve bu, onu her zaman daha az optimal genetik yapıya sahip diğer sporcuların üzerine yükseltebilir.

İlk bakışta, böyle bir düşünce tamamen mantıksız görünmüyor.

Araştırmalar, bir bireyin genetik yapısının vücut büyüklüğü ve şekli de dahil olmak üzere fiziksel özellikler üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğunu ortaya koymuştur.

Kuralın birçok istisnası olmasına rağmen, en iyi mesafe koşucuları, muhtemelen bazı genetik bileşenlere sahip olan faktörler, ince baldırlarla nispeten kısa boylu ve zayıf olma eğilimindedir.

Uzun boy, eklenen kütle nedeniyle uzun mesafe koşu performansını azaltma eğilimindedir: Kemik kütlesi, doğrusal olarak değil, yüksekliğin bir fonksiyonu olarak katlanarak artar ve daha uzun koşucuya 10K veya maraton parkurunda hareket etmesi için nispeten daha fazla ağırlık verir.

Genel olarak, vücudun üst kısmında yağ veya itici olmayan kas kütlesi şeklinde artan vücut kütlesi, dayanıklılık koşucularını daha az ekonomik hale getirir ve sürekli dönemlerde yüksek hızları daha az sürdürebilir hale getirir. Bilimsel çalışmalar ayrıca daha yüksek dayanıklılık performansıyla bağlantılı birçok gen tanımlamıştır.

Biraz garip bir şekilde, Doğu Afrika’nın uzun mesafe koşusu hakimiyeti genlerin dayanıklılık performansının en güçlü belirleyicileri olduğuna dair ek bir kanıt olarak sık sık alıntı yapılır. Kaçınılmaz bir gerçek şu ki, dünyadaki en iyi orta ve uzun mesafe koşucuları Afrikalılar.

Afrika kökenli erkekler şu anda 12 dünya rekorunun 11’ini elinde tutuyor

Uluslararası Atletizm Federasyonu tarafından 1K, 1.5K, 2K, 3K, 5K, 10K, 20K, 25K ve 3K engelli koşu dahil olmak üzere 800 metreden maratona kadar uzanan bir çok şampiyona düzenlenir.

Böyle bir Afrika hakimiyeti, Avrupalı koşucuların 800 metreden maratona kadar tüm rekabetçi mesafelerde üstün olduğu 20 yıl kadar yakın bir tarihte mevcut değildi.

1987’de, tüm zamanların 120 koşucusundan 58’i  800 metre, 1.500 metre, 5K, 10K yarışlarında en iyi 20 performans listesi, maraton ve engelli koşu Avrupalıydı. Tüm zamanların en iyi 120 koşucusundan sadece 32’si Afrikalı ve bu 32 koşucunun 16’sı Kenyalı idi. Dünya rekoru sahiplerinin çoğu Avrupalı

2003 yılına kadar listelerin bileşimi büyük ölçüde değişti.

İlk 120’de 7 Kenyalı ve toplamda 102 Afrikalı vardı ve dünyanın geri kalanına sadece 18 kontenjan kaldı. Dünyanın en iyileri listelerine Avrupa’nın katkısı 58’den sadece 14,9’a düşmüştü.

Tablo 1.1 de çeşitli mesafelerde en iyi 10 erkek koşucuyu gösteriyor.

Kenyalılar ve diğer Doğu Afrikalılar, performanslarıyla dayanıklılık koşusu topluluğuna şok dalgaları gönderiyorlardı. Sorun, Avrupalı koşucuların aniden yavaş koşmaya başlaması değildi; her zamanki gibi hızlı koşuyorlardı.

Değişim, Afrikalı koşucuların, özellikle de Kenyalıların olağanüstü hızlı koşmaları nedeniyle meydana geldi.  Şaşırtıcı bir başka gerçek de, dünya sahnesinde yarışan Kenyalıların çoğunluğunun, yaklaşık 3 milyon nüfuslu oldukça küçük bir kabile olan Kalenjinler olmasıydı.

Koşu dünyasının bu dönüşümünü gözlemleyenler, Kenyalı koşucuların ve özellikle Kalenjinlerin uzun mesafe koşmak için doğuştan gelen bir kapasiteye sahip olduğu sonucuna varma eğilimindeler.

Rekabetçi koşuda, doğa beslenmeye galip geliyor gibi görünüyor. Kenyalılar ve diğer Doğu Afrikalı koşucular elit performans için doğru genlere sahip gibi görünüyor. Bunun doğru olabileceğine dair dolaylı kanıtlar var.

Örneğin, Kenya ve Etiyopya’dan çıkan en iyi mesafe koşucuları, bu ülkelerin farklı bölgelerinden (özellikle Kenya’nın durumunda, Batı Kenya’daki Eldoret, Iten, Kapenguria, Kaptagat ve Eldama Ravine çevresindeki alanlardan) gelme eğilimindedir.

Kırsal yaşam tarzının yaygın olarak uygulandığı Kapenguria gibi Kenya bölgelerinde, gelişmiş dayanıklılık performansını kodlayan genotipler için doğal bir seçilim de olabilir.

Böyle bir seçimin Nairobi’de veya Kenya’nın az sayıda uluslararası koşucu yetiştiren bölgeleri olan Mombasa ve fiziksel dayanıklılığın üreme başarısının zayıf bir göstergesi olacağı dünyanın dört bir yanındaki kentsel alanların çoğunda yer almaz.

Belirli genlerin eylemlerinin ve etkilerinin analizi de bazen genetik yapının koşu başarısını belirleyebileceğini öne sürmüştür. Örneğin, anjiyotensin dönüştürücü enzim (ACE) geni ve varyantlarının koşu performansını belirlemede oynadığı rol, son yıllarda egzersiz fizyologları, moleküler biyologlar ve spor hekimliği doktorları ve araştırmacıları arasında büyük ilgi görmüştür.

ACE, kan damarlarını genişleten ve fiziksel aktivite sırasında anjiyotensin II adı verilen bir vazokonstriktör (kan damarlarının çapını daraltan bir bileşik) üretimini uyaran kimyasalları bozabilir.

Kaslara giden kan akışını belirlemedeki güçlü rolü ile ACE’nin dayanıklılık performansı üzerinde bir etkisinin olması beklenebilir ve yalnızca 2005 yılında yayınlanan üç çalışma, belirli formları ilişkilendirmiştir.

Benzer şekilde araştırmalar, kas büyümesini engelleyen bir kimyasal olan miyostatin üreten bir genin devre dışı bırakılmasının, normal kas kütlesi miktarının yaklaşık iki katına sahip sözde süper farelerin ortaya çıkmasına neden olduğunu ortaya koymaktadır.

Başka bir DNA şeridi olan PPAR-delta geni, kas hücrelerinin içindeki mitokondriyal üretim üzerinde derin bir etkiye sahiptir (mitokondriler hücre içi enerji üretimi bölgeleridir ve araştırmalar, artan mitokondriyal yoğunluğu yorgunluğa karşı artan dirençle ilişkilendirmiştir).

Bilimsel araştırmalarda PPAR-delta geninin manipüle edilmesi, değişmeden yaklaşık yüzde 70 daha uzun ve yüzde 90 daha uzağa koşabilen maraton farelerinin yaratılmasıyla sonuçlandı.

Aynı sonuçlar insanlarda ortaya çıksa da çıkmasa da, bir genin sihirli bir kurşun olduğu teorisi bu tür araştırmalarla geliştirilir.

Bununla birlikte, genetik farklılıkların dayanıklılık-performans başarısının altında yatan en önemli faktör olduğu sonucuna varmak için erken. Çoğu durumda, belirli genlerin eylemlerinin daha ayrıntılı analizi, etkilerin her zaman tutarlı olmadığını veya performans üzerinde en büyük etkiye sahip gibi görünen genlerin, yüksek performanslı dayanıklılık grupları tarafından tekelleştirilmediğini, hatta bu gruplarda bulunmadığını ortaya çıkarır. Koşucularda performansın belirlenmesi için diğer birçok olasılık açıktır. Antrenman veya eğitim kesinlikle bu unsurlardan biridir; Eğitim yerine doğanın en büyük savunucusu bile, bir koşucu bitiş çizgisini geçtiğinde yarış saatinin ne göstereceğini belirlemede eğitimin büyük bir rol oynadığını kabul etmelidir.

Doğu Afrika örneğinde, Kenya eğitiminin dünyanın diğer bölgelerindeki dayanıklılık koşucuları tarafından yürütülen eğitimden önemli ölçüde farklı olduğuna dair önemli kanıtlar vardır.

Aslında, antrenman genellikle performansı etkileyen en önemli dışsal veya çevresel faktör olarak kabul edilir. Bilim adamları, çevresel ve genetik etkileri çözme girişimlerinde iki teknik kullanırlar ve böylece doğaya karşı yetiştirme tartışmasına cevaplar sağlarlar.

Yöntemlerden biri, bir popülasyondaki performans değişkenlerindeki (örneğin, VO2max veya antrenmana yanıt verebilirlik) varyasyon modellerinin kanıtlarını aramaktır.

Belirli bir performansla ilgili özellik için varyasyon olduğu sürece, çevresel ve kalıtsal (genetik) faktörlerin bu varyasyona göreli katkılarını tahmin etmek mümkündür.

Bu tür çalışmalar ailelerle yapılabilir. Örneğin, egzersiz kapasitesiyle bağlantılı bir fizyolojik değişken olan maksimal aerobik kapasite (VO2max), aile gruplarını içeren geniş popülasyonlarda incelenebilir.

VO2max, aileler arasında önemli ölçüde farklılık gösterir ancak aile üyeleri arasında çok az farklılık gösterir. V∙O2max’ın genetik faktörler tarafından güçlü bir şekilde belirlendiğine dair kanıtlar vardır çünkü aynı ailedeki bireyler neredeyse aynı VO2max değerlerine sahip olma eğilimindedir ve genetik olarak çok benzerdir.

VO2max, aileler arasında olduğu kadar aileler içinde de farklılık gösteriyorsa, VO2max’ın belirlenmesinde genetik faktörlerin küçük bir rol oynadığı görülüyor. Kişinin babasının, annesinin veya kardeşinin VO2max değeri, akraba olmayan yabancının VO2max değerinden, kişinin kendi maksimal aerobik kapasitesine mutlaka daha yakın değildir.

Kaynak :