2　遺傳與科學選材

人類在改造自然和推進社會發(fā)展的進程中，表現(xiàn)出無窮的才智。而人類任何才智的形成和表現(xiàn)都是由人類自身的遺傳及整個生長發(fā)育過程中的環(huán)境因素決定的，其中遺傳因素往往發(fā)揮主導作用。人類遺傳學的研究表明，構(gòu)成人體競技能力的許多性狀都具有高度的遺傳性，這就奠定了遺傳與科學選材的理論基礎(chǔ)。

有研究指出，成為優(yōu)秀運動員的遺傳和后天訓練所起的作用，前者占2/3，后者占1/3。德國科學家格拉娜在研究運動能力遺傳問題時指出:“在運動能力的遺傳中，具有卓越運動才能的親代，只要不是極端個體，其子代中有50%的人會有優(yōu)秀的運動才能，而且還有可能超越親代個體，親緣越遠，這種可能性也越大?！比珀愂吓e重家族(陳鏡開、陳偉強)、穆氏游泳家族(穆祥雄、穆祥豪)和姚氏籃球家族(姚志源、姚明)。因此，研究運動能力的遺傳規(guī)律、方式、外顯度及其在運動員科學選材中的應(yīng)用，已成為當代訓練科學中亟須解決的課題。

2．1　競技能力遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)

人類遺傳學是研究遺傳和變異的學科，是研究父母與子女之間在特征性狀上相似與差異現(xiàn)象和規(guī)律的科學。

人體由細胞和細胞間質(zhì)組成。人體細胞核中遺傳載體儲存了大量的遺傳信息——染色體。染色體主要由脫氧核糖核酸(DNA)、組蛋白、非組蛋白、少量的核糖核酸(RNA)等構(gòu)成。DNA是一個大分子雙螺旋長鏈結(jié)構(gòu)，在鏈上有遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)——基因(gene)?，F(xiàn)代分子生物學的研究已經(jīng)證實，DNA上的片段(基因)是生物遺傳的基本結(jié)構(gòu)和功能單位;基因不僅可以通過復(fù)制把遺傳信息傳遞給子代，而且還可以使遺傳信息在蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)上得以表達，從而使子代表現(xiàn)出與親代相似的性狀。

2．1．1　遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)——染色體

正常人的體細胞細胞核內(nèi)含有23對染色體，其中第1～22對為常染色體，男女都有，決定身體各部分的性狀;第23對染色體為性染色體，決定男女性別，女性為XX，男性為XY。染色體數(shù)目的多與少，都會引起相應(yīng)的遺傳病癥。例如:先天愚型(唐氏綜合征)患者的體細胞中的染色體數(shù)目為47條，比正常人多了一條第21號染色體(由生殖細胞減數(shù)分裂時不分離引起)。因此，檢查染色體數(shù)目對于鑒別某些疾病是有意義的。染色體貯存了大量的遺傳信息。染色體上有遺傳的基本物質(zhì)——基因，其中隱藏了遺傳的全部遺傳信息。人類46條染色體上共有基因10 000～1 000 000個，如此大量的基因控制著人體各種酶和蛋白質(zhì)的合成，通過生理生化過程表現(xiàn)出某一性狀，從而決定著人體的生理生化特征與某些器官的結(jié)構(gòu)與功能。根據(jù)現(xiàn)代遺傳學的研究發(fā)現(xiàn)，不同染色體上的基因編碼著不同的蛋白質(zhì)和核糖核酸，而且，在多數(shù)情況下，一種基因只編碼一種蛋白質(zhì);但也存在一個基因產(chǎn)生兩種以上的信使核糖核酸，從而翻譯出兩種以上的蛋白質(zhì)的情況，所以，一個基因也可以編碼出幾種不同的蛋白質(zhì)。

競技能力遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)如圖2－1所示。

圖2－1　競技能力遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)

引自謝敏豪等:《運動員基礎(chǔ)訓練的人體科學原理》，北京體育大學出版社，2005年版

2．1．2　遺傳的方式

2．1．2．1　單基因遺傳

單基因遺傳指遺傳性狀僅僅受到一對等位基因控制，其遺傳性狀是非連續(xù)的，又稱為質(zhì)量性狀，一般不受到環(huán)境因素的影響而發(fā)生改變，如血型、色盲和血紅蛋白等指標。

2．1．2．2　多基因遺傳

多基因遺傳指遺傳性狀受到多對等位基因控制，其遺傳性狀是連續(xù)的，并有一個過渡的中間型，又稱為數(shù)量性狀，一般都會不同程度地受到環(huán)境因素的影響，如身高、體重等。與人體運動能力有關(guān)的各種性狀，絕大多數(shù)都是通過多基因遺傳的，如運動員的體重、身高、最大吸氧量，肌纖維類型等。

2．2　競技能力遺傳的基本規(guī)律

競技能力的遺傳不僅遵循人類遺傳的基本規(guī)律，也遵循單基因與多基因的遺傳方式，但運動能力的遺傳又有自身特有的規(guī)律與特點。組成競技能力的各種性狀，無論是形態(tài)、功能還是素質(zhì)性狀，絕大多數(shù)都屬于數(shù)量性狀，受多基因控制。因此，親代具有的競技能力性狀在向子代傳遞過程中，是多對基因的累加效應(yīng)、基因蛋白表達方式及環(huán)境等因素綜合影響的結(jié)果，這樣性狀在子代間會發(fā)生程度不同的差異。競技能力的遺傳具有三大特點:連續(xù)性、相關(guān)性和階段性。

2．2．1　連續(xù)性

在親代中，競技能力的遺傳性狀，有50%以上能在子代中表現(xiàn)出來，這就是競技能力性狀遺傳的連續(xù)性的表現(xiàn)。在國內(nèi)外均出現(xiàn)過許多著名的體育世家:中國舉重界的陳氏家族，非凡的舉重才能在兩代人中表現(xiàn); 20世紀50至60年代田徑著名選手姜玉民和李景明之子李豐和李彤均是優(yōu)秀的短跑選手，多次創(chuàng)造全國和亞洲紀錄;球王貝利出生在一個職業(yè)足球隊員家庭。

人體運動能力中的絕大多數(shù)性狀是用量來表示其長短、大小、強弱等區(qū)別，同一性狀在子代的不同個體中表現(xiàn)出一定數(shù)量上的差別，呈現(xiàn)單峰的“常態(tài)分布曲線”。研究表明:運動能力的遺傳，只要具有卓越運動才能的親代不是極端的個體，其子代不但有50%以上的人具有優(yōu)越的運動才能，而且還有可能出現(xiàn)超越親代的個體，親緣關(guān)系越遠，可能性越大(格利姆)。這一連續(xù)性的表現(xiàn)，不僅被運動實踐證明，同時也被蘇聯(lián)的丘尼克教授對冠軍家族的研究結(jié)果所證明。因此，我們在選材工作中，對于家族性遺傳性狀的連續(xù)性應(yīng)給予充分的重視。

2．2．2　相關(guān)性

現(xiàn)代遺傳學認為:一個基因具有多種效應(yīng)，多種基因也可以完成同一個效應(yīng)。也就是說，基因?qū)π誀羁刂频亩嘈?，促使基因和性狀之間縱橫相關(guān)，既相互促進，又相互制約，例如，采用頭圍和足長等形態(tài)指標預(yù)測身高等。在實踐中，我們清楚地看到，人體競技能力水平的高低，受到人體形態(tài)、心肺功能、內(nèi)分泌調(diào)節(jié)、神經(jīng)系統(tǒng)、肌纖維類型等各種因素的影響，它們之間存在著緊密的聯(lián)系，既能促進，又能相互制約。因此，選材工作時，僅靠單一因素對競技運動潛力進行預(yù)測是片面的，必須對運動員競技能力做出綜合的評價。

2．2．3　階段性

人類遺傳學的研究成果證明:受染色體和基因控制的遺傳性狀雖是天生的，但不是一出生就立即表現(xiàn)出來的。組成人體運動能力的各種性狀在人體生長發(fā)育過程中各自在一定的年齡階段表現(xiàn)出遺傳優(yōu)勢。其原因如下:運動員競技能力的遺傳是受多基因控制的，遺傳有顯形和隱性之分;即便是顯形也要到一定年齡階段才會表現(xiàn)出來;個體發(fā)育的開始年齡和持續(xù)時間不同。在對運動能力的研究中，人們發(fā)現(xiàn)，在人體生長發(fā)育過程中，遺傳因素和環(huán)境因素所起作用的大小也是隨著年齡的增長而發(fā)生變化的。對雙生子的研究證明:在生長速度最快的時期(出生后第1～2年、性成熟期)，機體對外界環(huán)境因素的影響比較敏感;組成運動能力的各因素都有自己的“敏感發(fā)展期”和“最佳發(fā)展期”。研究還證明:組成運動能力的各因素在“敏感發(fā)展期”和“最佳發(fā)展期”遺傳因素作用顯著，在相對緩慢期，遺傳作用不顯著。

競技能力性狀遺傳的階段性，充分提示了運動員科學選材工作需要在實踐中不斷地發(fā)掘和篩選“人才”，尤其是在遺傳作用比較顯著的青春期。

以上三個規(guī)律相互聯(lián)系、相互促進、相互制約，是研究運動才能遺傳的依據(jù)，也是遺傳選材法的主要理論基礎(chǔ)。

2．3　競技能力的變異

變異是生物界的一個普遍現(xiàn)象，它是人類進化及其多樣性產(chǎn)生的動力。競技能力的遺傳已經(jīng)在實踐中大量表現(xiàn)，涌現(xiàn)出許多運動天才，然而在子代中也常常發(fā)現(xiàn)超越親代競技能力的現(xiàn)象，如李彤的競技水平遠遠超越了當年的姜玉民。此外，在部分非運動員世家，同樣涌現(xiàn)出了一批非凡的運動天才，如朱建華、楊文意等。這一切都是競技能力的變異。

現(xiàn)代遺傳學研究發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生變異的主要原因包括基因突變、基因重組和彷徨變異。人的競技能力均受到遺傳基因的控制和環(huán)境因素的制約，因此，控制競技能力性狀的遺傳基因的變異可以使子代表現(xiàn)出超常的運動天賦，也可以導致運動才能的低下。遺傳為競技能力的形成和發(fā)展提供了結(jié)構(gòu)和功能等物質(zhì)基礎(chǔ)，而環(huán)境和科學訓練對運動潛力的開發(fā)發(fā)揮巨大的誘發(fā)和促進作用。所以，環(huán)境是誘發(fā)突變的基本條件，而遺傳物質(zhì)及其發(fā)展的潛在能力為變異提供了可能性。

因此，在科學選材過程中，不僅要了解親代競技能力的表現(xiàn)，更要注意觀察子代在生長發(fā)育過程中，在環(huán)境和訓練因素作用下競技能力的表現(xiàn)。而后者不僅可以幫助我們較為準確地了解競技能力的遺傳特征，而且更能反映出競技能力的變異，并較為準確地把握候選對象競技能力的潛力。

2．4　運動能力的遺傳度

2．4．1　遺傳度概述

遺傳學的觀點認為，一切人體的外在表現(xiàn)，都是遺傳基因和環(huán)境因素相互作用的結(jié)果。為了估計遺傳和環(huán)境因素對某一性狀表現(xiàn)所起作用的相對比重，就要計算這個性狀的遺傳度。遺傳度是指某一個特定性狀在總的變異中，有多大比例決定于遺傳，有多大比例決定于環(huán)境因素，一般采用百分比表示。凡性狀變異以遺傳因素為主的，其遺傳度就大;反之，遺傳度就小。

在運動員科學選材時，應(yīng)特別重視那些遺傳度高且是決定專項主要因素的指標，并且按照生長發(fā)育的規(guī)律，在生長發(fā)育敏感期的訓練中著重優(yōu)先發(fā)展，使其充分表現(xiàn)。遺傳度大的性狀，其又是該項目的主要因素時，選材必須從嚴;遺傳度小的性狀在選材時可適當放寬，但在該性狀發(fā)展最快的“敏感期”時，應(yīng)當從嚴。因為在該性狀發(fā)展最快的“敏感期”，遺傳因素作用最明顯，該性狀應(yīng)能充分表現(xiàn)。如果這時還不能充分表現(xiàn)，應(yīng)從嚴。同時，在選材中遺傳度小的性狀，雖然后天的環(huán)境與訓練可以使其改造與發(fā)展，但由于遺傳性狀相關(guān)性的存在，常常會因某一能力的偏低，而影響整體能力的表現(xiàn)。因此，了解掌握不同性狀的遺傳度，有利于科學選材工作的進行。

2．4．2　主要形態(tài)指標的遺傳度

人體的形態(tài)特征在遺傳學上稱為體表性狀，受多種基因控制，其形成受多種因素的影響，受遺傳的影響最明顯(表2－1)。

主要形態(tài)指標的遺傳度中，除肺面積、體重、胸圍、臂圍、腿圍受后天環(huán)境影響較大外，其他指標很大程度上受遺傳因素制約。在選擇那些與專項特點關(guān)系密切的主要形態(tài)特征指標時，尤其應(yīng)重視遺傳度大的指標。

表2－1　主要形態(tài)指標的遺傳度

引自謝敏豪等:《運動員基礎(chǔ)訓練的人體科學原理》，北京體育大學出版社，2005年版

2．4．3　幾項生理指標的遺傳度

運動能力水平的高低，常受生理功能水平的直接影響與制約，而生理功能的高低，也受遺傳的制約，如表2－2所示，中樞神經(jīng)系統(tǒng)的功能是先天遺傳的，后天環(huán)境很難改變;又如最大攝氧量、最大心率的遺傳度都較高，說明后天環(huán)境和訓練對其影響較小。

表2－2　幾項生理指標遺傳度

引自謝敏豪等:《運動員基礎(chǔ)訓練的人體科學原理》，北京體育大學出版社，2005年版

2．4．4　幾項生化指標的遺傳度

人體代謝能力的高低與代謝特征的形成，主要是由遺傳決定的，但在形成過程中，也受環(huán)境和訓練因素的影響。因此，在選材時，既要注意與運動專項特點直接有關(guān)的生化指標的遺傳度，又要注意通過科學訓練的促進，使之最終能形成運動專項所需的代謝能力特點(表2－3)。

表2－3　幾項生化指標遺傳度

引自謝敏豪等:《運動員基礎(chǔ)訓練的人體科學原理》，北京體育大學出版社，2005年版

2．4．5　幾項運動素質(zhì)指標的遺傳度

運動素質(zhì)的各種性狀是受多基因遺傳控制的，在它形成的過程中，同樣受環(huán)境、訓練等因素的影響(表2－4)。

表2－4　幾項運動素質(zhì)指標遺傳度

引自謝敏豪等:《運動員基礎(chǔ)訓練的人體科學原理》，北京體育大學出版社，2005年版

2．4．6　幾項心理指標的遺傳度

運動員心理能力是完成訓練和比賽活動中必須具備的個性特征，是影響運動員競技能力表現(xiàn)的關(guān)鍵因素。心理指標主要受遺傳因素影響，一旦形成，就相當穩(wěn)定，很難改變。所以，在選材中注重對運動員心理能力的診斷和評價也是不容忽視的。常見心理指標的遺傳度如表2－5所示。

表2－5　幾項心理指標遺傳度

引自謝敏豪等:《運動員基礎(chǔ)訓練的人體科學原理》，北京體育大學出版社，2005年版