遗传度概述_运动员科学选材

时间:2019-06-30  栏目:理论教育  点击:13 次

遗传度概述_运动员科学选材

2 遗传与科学选材

人类在改造自然和推进社会发展的进程中,表现出无穷的才智。而人类任何才智的形成和表现都是由人类自身的遗传及整个生长发育过程中的环境因素决定的,其中遗传因素往往发挥主导作用。人类遗传学的研究表明,构成人体竞技能力的许多性状都具有高度的遗传性,这就奠定了遗传与科学选材的理论基础。

有研究指出,成为优秀运动员的遗传和后天训练所起的作用,前者占2/3,后者占1/3。德国科学家格拉娜在研究运动能力遗传问题时指出:“在运动能力的遗传中,具有卓越运动才能的亲代,只要不是极端个体,其子代中有50%的人会有优秀的运动才能,而且还有可能超越亲代个体,亲缘越远,这种可能性也越大。”如陈氏举重家族(陈镜开、陈伟强)、穆氏游泳家族(穆祥雄、穆祥豪)和姚氏篮球家族(姚志源、姚明)。因此,研究运动能力的遗传规律、方式、外显度及其在运动员科学选材中的应用,已成为当代训练科学中亟须解决的课题。

2.1 竞技能力遗传的物质基础

人类遗传学是研究遗传和变异的学科,是研究父母与子女之间在特征性状上相似与差异现象和规律的科学。(www.guayunfan.com)

人体由细胞和细胞间质组成。人体细胞核中遗传载体储存了大量的遗传信息——染色体。染色体主要由脱氧核糖核酸(DNA)、组蛋白、非组蛋白、少量的核糖核酸(RNA)等构成。DNA是一个大分子双螺旋长链结构,在链上有遗传的物质基础——基因(gene)。现代分子生物学的研究已经证实,DNA上的片段(基因)是生物遗传的基本结构和功能单位;基因不仅可以通过复制把遗传信息传递给子代,而且还可以使遗传信息在蛋白质分子结构上得以表达,从而使子代表现出与亲代相似的性状。

2.1.1 遗传的物质基础——染色体

正常人的体细胞细胞核内含有23对染色体,其中第1~22对为常染色体,男女都有,决定身体各部分的性状;第23对染色体为性染色体,决定男女性别,女性为XX,男性为XY。染色体数目的多与少,都会引起相应的遗传病症。例如:先天愚型(唐氏综合征)患者的体细胞中的染色体数目为47条,比正常人多了一条第21号染色体(由生殖细胞减数分裂时不分离引起)。因此,检查染色体数目对于鉴别某些疾病是有意义的。染色体贮存了大量的遗传信息。染色体上有遗传的基本物质——基因,其中隐藏了遗传的全部遗传信息。人类46条染色体上共有基因10 000~1 000 000个,如此大量的基因控制着人体各种酶和蛋白质的合成,通过生理生化过程表现出某一性状,从而决定着人体的生理生化特征与某些器官的结构与功能。根据现代遗传学的研究发现,不同染色体上的基因编码着不同的蛋白质和核糖核酸,而且,在多数情况下,一种基因只编码一种蛋白质;但也存在一个基因产生两种以上的信使核糖核酸,从而翻译出两种以上的蛋白质的情况,所以,一个基因也可以编码出几种不同的蛋白质。

竞技能力遗传的物质基础如图2-1所示。

图2-1 竞技能力遗传的物质基础

引自谢敏豪等:《运动员基础训练的人体科学原理》,北京体育大学出版社,2005年版

2.1.2 遗传的方式

2.1.2.1 单基因遗传

单基因遗传指遗传性状仅仅受到一对等位基因控制,其遗传性状是非连续的,又称为质量性状,一般不受到环境因素的影响而发生改变,如血型、色盲和血红蛋白等指标。

2.1.2.2 多基因遗传

多基因遗传指遗传性状受到多对等位基因控制,其遗传性状是连续的,并有一个过渡的中间型,又称为数量性状,一般都会不同程度地受到环境因素的影响,如身高、体重等。与人体运动能力有关的各种性状,绝大多数都是通过多基因遗传的,如运动员的体重、身高、最大吸氧量,肌纤维类型等。

2.2 竞技能力遗传的基本规律

竞技能力的遗传不仅遵循人类遗传的基本规律,也遵循单基因与多基因的遗传方式,但运动能力的遗传又有自身特有的规律与特点。组成竞技能力的各种性状,无论是形态、功能还是素质性状,绝大多数都属于数量性状,受多基因控制。因此,亲代具有的竞技能力性状在向子代传递过程中,是多对基因的累加效应、基因蛋白表达方式及环境等因素综合影响的结果,这样性状在子代间会发生程度不同的差异。竞技能力的遗传具有三大特点:连续性、相关性和阶段性。

2.2.1 连续性

在亲代中,竞技能力的遗传性状,有50%以上能在子代中表现出来,这就是竞技能力性状遗传的连续性的表现。在国内外均出现过许多著名的体育世家:中国举重界的陈氏家族,非凡的举重才能在两代人中表现; 20世纪50至60年代田径著名选手姜玉民和李景明之子李丰和李彤均是优秀的短跑选手,多次创造全国和亚洲纪录;球王贝利出生在一个职业足球队员家庭。

人体运动能力中的绝大多数性状是用量来表示其长短、大小、强弱等区别,同一性状在子代的不同个体中表现出一定数量上的差别,呈现单峰的“常态分布曲线”。研究表明:运动能力的遗传,只要具有卓越运动才能的亲代不是极端的个体,其子代不但有50%以上的人具有优越的运动才能,而且还有可能出现超越亲代的个体,亲缘关系越远,可能性越大(格利姆)。这一连续性的表现,不仅被运动实践证明,同时也被苏联的丘尼克教授对冠军家族的研究结果所证明。因此,我们在选材工作中,对于家族性遗传性状的连续性应给予充分的重视。

2.2.2 相关性

现代遗传学认为:一个基因具有多种效应,多种基因也可以完成同一个效应。也就是说,基因对性状控制的多效性,促使基因和性状之间纵横相关,既相互促进,又相互制约,例如,采用头围和足长等形态指标预测身高等。在实践中,我们清楚地看到,人体竞技能力水平的高低,受到人体形态、心肺功能、内分泌调节、神经系统、肌纤维类型等各种因素的影响,它们之间存在着紧密的联系,既能促进,又能相互制约。因此,选材工作时,仅靠单一因素对竞技运动潜力进行预测是片面的,必须对运动员竞技能力做出综合的评价。

2.2.3 阶段性

人类遗传学的研究成果证明:受染色体和基因控制的遗传性状虽是天生的,但不是一出生就立即表现出来的。组成人体运动能力的各种性状在人体生长发育过程中各自在一定的年龄阶段表现出遗传优势。其原因如下:运动员竞技能力的遗传是受多基因控制的,遗传有显形和隐性之分;即便是显形也要到一定年龄阶段才会表现出来;个体发育的开始年龄和持续时间不同。在对运动能力的研究中,人们发现,在人体生长发育过程中,遗传因素和环境因素所起作用的大小也是随着年龄的增长而发生变化的。对双生子的研究证明:在生长速度最快的时期(出生后第1~2年、性成熟期),机体对外界环境因素的影响比较敏感;组成运动能力的各因素都有自己的“敏感发展期”和“最佳发展期”。研究还证明:组成运动能力的各因素在“敏感发展期”和“最佳发展期”遗传因素作用显著,在相对缓慢期,遗传作用不显著。

竞技能力性状遗传的阶段性,充分提示了运动员科学选材工作需要在实践中不断地发掘和筛选“人才”,尤其是在遗传作用比较显著的青春期。

以上三个规律相互联系、相互促进、相互制约,是研究运动才能遗传的依据,也是遗传选材法的主要理论基础。

2.3 竞技能力的变异

变异是生物界的一个普遍现象,它是人类进化及其多样性产生的动力。竞技能力的遗传已经在实践中大量表现,涌现出许多运动天才,然而在子代中也常常发现超越亲代竞技能力的现象,如李彤的竞技水平远远超越了当年的姜玉民。此外,在部分非运动员世家,同样涌现出了一批非凡的运动天才,如朱建华、杨文意等。这一切都是竞技能力的变异。

现代遗传学研究发现,产生变异的主要原因包括基因突变、基因重组和彷徨变异。人的竞技能力均受到遗传基因的控制和环境因素的制约,因此,控制竞技能力性状的遗传基因的变异可以使子代表现出超常的运动天赋,也可以导致运动才能的低下。遗传为竞技能力的形成和发展提供了结构和功能等物质基础,而环境和科学训练对运动潜力的开发发挥巨大的诱发和促进作用。所以,环境是诱发突变的基本条件,而遗传物质及其发展的潜在能力为变异提供了可能性。

因此,在科学选材过程中,不仅要了解亲代竞技能力的表现,更要注意观察子代在生长发育过程中,在环境和训练因素作用下竞技能力的表现。而后者不仅可以帮助我们较为准确地了解竞技能力的遗传特征,而且更能反映出竞技能力的变异,并较为准确地把握候选对象竞技能力的潜力。

2.4 运动能力的遗传度

2.4.1 遗传度概述

遗传学的观点认为,一切人体的外在表现,都是遗传基因和环境因素相互作用的结果。为了估计遗传和环境因素对某一性状表现所起作用的相对比重,就要计算这个性状的遗传度。遗传度是指某一个特定性状在总的变异中,有多大比例决定于遗传,有多大比例决定于环境因素,一般采用百分比表示。凡性状变异以遗传因素为主的,其遗传度就大;反之,遗传度就小。

在运动员科学选材时,应特别重视那些遗传度高且是决定专项主要因素的指标,并且按照生长发育的规律,在生长发育敏感期的训练中着重优先发展,使其充分表现。遗传度大的性状,其又是该项目的主要因素时,选材必须从严;遗传度小的性状在选材时可适当放宽,但在该性状发展最快的“敏感期”时,应当从严。因为在该性状发展最快的“敏感期”,遗传因素作用最明显,该性状应能充分表现。如果这时还不能充分表现,应从严。同时,在选材中遗传度小的性状,虽然后天的环境与训练可以使其改造与发展,但由于遗传性状相关性的存在,常常会因某一能力的偏低,而影响整体能力的表现。因此,了解掌握不同性状的遗传度,有利于科学选材工作的进行。

2.4.2 主要形态指标的遗传度

人体的形态特征在遗传学上称为体表性状,受多种基因控制,其形成受多种因素的影响,受遗传的影响最明显(表2-1)。

主要形态指标的遗传度中,除肺面积、体重、胸围、臂围、腿围受后天环境影响较大外,其他指标很大程度上受遗传因素制约。在选择那些与专项特点关系密切的主要形态特征指标时,尤其应重视遗传度大的指标。

表2-1 主要形态指标的遗传度

引自谢敏豪等:《运动员基础训练的人体科学原理》,北京体育大学出版社,2005年版

2.4.3 几项生理指标的遗传度

运动能力水平的高低,常受生理功能水平的直接影响与制约,而生理功能的高低,也受遗传的制约,如表2-2所示,中枢神经系统的功能是先天遗传的,后天环境很难改变;又如最大摄氧量、最大心率的遗传度都较高,说明后天环境和训练对其影响较小。

表2-2 几项生理指标遗传度

引自谢敏豪等:《运动员基础训练的人体科学原理》,北京体育大学出版社,2005年版

2.4.4 几项生化指标的遗传度

人体代谢能力的高低与代谢特征的形成,主要是由遗传决定的,但在形成过程中,也受环境和训练因素的影响。因此,在选材时,既要注意与运动专项特点直接有关的生化指标的遗传度,又要注意通过科学训练的促进,使之最终能形成运动专项所需的代谢能力特点(表2-3)。

表2-3 几项生化指标遗传度

引自谢敏豪等:《运动员基础训练的人体科学原理》,北京体育大学出版社,2005年版

2.4.5 几项运动素质指标的遗传度

运动素质的各种性状是受多基因遗传控制的,在它形成的过程中,同样受环境、训练等因素的影响(表2-4)。

表2-4 几项运动素质指标遗传度

引自谢敏豪等:《运动员基础训练的人体科学原理》,北京体育大学出版社,2005年版

2.4.6 几项心理指标的遗传度

运动员心理能力是完成训练和比赛活动中必须具备的个性特征,是影响运动员竞技能力表现的关键因素。心理指标主要受遗传因素影响,一旦形成,就相当稳定,很难改变。所以,在选材中注重对运动员心理能力的诊断和评价也是不容忽视的。常见心理指标的遗传度如表2-5所示。

表2-5 几项心理指标遗传度

引自谢敏豪等:《运动员基础训练的人体科学原理》,北京体育大学出版社,2005年版

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