लंदन में इस साल के ग्रीष्मकालीन ओलंपिक खेलों में प्रतिस्पर्धा करने वाले एथलीटों पर एक नज़र डालें - उनका मांसलता आपको बहुत कुछ बताएगा कि उन्होंने अपनी कुलीन स्थिति कैसे हासिल की। घंटों के प्रशिक्षण और अपने खेल के प्रति प्रतिबद्धता ने उन निकायों के निर्माण में एक बड़ी भूमिका निभाई जो उन्हें दुनिया की प्रमुख एथलेटिक प्रतियोगिता में मिला। एक और भी करीब से देखें - इस व्यक्ति को माइक्रोस्कोपी की आवश्यकता होती है - और आप कुछ और देखेंगे, इन युवा पुरुषों और महिलाओं के आनुवंशिक ब्लूप्रिंट में एम्बेडेड कुछ ऐसा है जो उनकी सफलता के लिए बस उतना ही महत्वपूर्ण है।
लगभग सभी मामलों में, इन एथलीटों ने उन जीनों द्वारा निर्धारित पूर्ण क्षमता का एहसास किया है। और वह क्षमता उस से शुरू करने के लिए बहुत अधिक हो सकती है, जबकि यह बाकी हम मनुष्यों के लिए था। उदाहरण के लिए, कोशिकाओं में जीन जो स्प्रिंटर टायसन गे के पैर बनाते हैं, उन्हें बहुत से फास्ट-फाइबर मांसपेशियों के निर्माण के लिए विशेष निर्देशों के साथ एन्कोड किया गया था, जिससे उनके पैरों को शुरुआती ब्लॉकों से विस्फोटक शक्ति मिली। इसकी तुलना में, मैराथनर शलाने फ्लैनगन की पैर की मांसपेशियों का अधिकतम संकुचन वेग, जैसा कि उसके जीन द्वारा तय किया गया है, गे के मुकाबले थोड़ा धीरज के साथ एक घंटे में चलाने के लिए आवश्यक धीरज के लिए अभी तक अनुकूलित की तुलना में बहुत धीमा है। इस तरह की जेनेटिक फाइन-ट्यूनिंग बास्केटबॉल, वॉलीबॉल और सिंक्रनाइज़ तैराकी में प्रतियोगियों की मदद करती है, हालांकि प्रभाव बहुत कम हो सकता है क्योंकि प्रभावी टीमवर्क और ऑफकीटिंग भी उन खेलों में सफलता को प्रभावित करते हैं।
जब 100 मीटर स्प्रिंट के लिए बंदूक बंद हो जाती है, जब तैराक माइकल फेल्प्स और टायलर मैकगिल ने पानी मारा, जब टॉम डेली अपने डाइविंग प्लेटफॉर्म से छलांग लगाते हैं, तो हम सबसे अच्छा देखते हैं कि दुनिया के जीन पूल की पेशकश करना है, भले ही वैज्ञानिक अभी भी हैं यह पता लगाने की कोशिश कर रहे हैं कि कौन से जीन हैं। दुर्भाग्य से, इतिहास यह बताता है कि हम जीन हेरफेर में भी सबसे अच्छा देख सकते हैं, क्योंकि कुछ एथलीट अवैध पदार्थों की मदद से चोटी के प्रदर्शन के लिए धक्का देते हैं जो पता लगाने में मुश्किल हो रहे हैं।
मांसपेशियों पर पतला
मानव शरीर दो प्रकार के कंकाल की मांसपेशी फाइबर-धीमी-चिकोटी (टाइप 1) और फास्ट-ट्विच (टाइप 2) का उत्पादन करता है। फास्ट-ट्विच फाइबर कई बार तेजी से सिकुड़ते हैं और धीमी-चिकोटी वाले की तुलना में अधिक बल के साथ, लेकिन वे अधिक तेजी से थकान भी करते हैं। इन मांसपेशियों के प्रकारों में से प्रत्येक को उपश्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है, जो संकुचन की गति, बल और थकान प्रतिरोध पर निर्भर करता है। टाइप 2 बी फास्ट-ट्विच फाइबर, उदाहरण के लिए, टाइप 2 ए की तुलना में तेजी से संकुचन का समय होता है।
मांसपेशियों को एक उपश्रेणी से दूसरे में परिवर्तित किया जा सकता है लेकिन एक प्रकार से दूसरे में परिवर्तित नहीं किया जा सकता है। इसका मतलब यह है कि धीरज प्रशिक्षण टाइप 2 बी पेशी को टाइप -2 ए मांसपेशी की थकान-प्रतिरोधी विशेषताओं में से कुछ दे सकता है और वजन प्रशिक्षण टाइप 2 ए मांसपेशी को टाइप 2 बी मांसपेशी की ताकत विशेषताओं में से कुछ दे सकता है। धीरज प्रशिक्षण, हालांकि, टाइप 2 मांसपेशी को टाइप 1 में परिवर्तित नहीं करेगा और न ही प्रशिक्षण को धीमी-चिकोटी मांसपेशी को तेजी से परिवर्तित करने की शक्ति देगा। धीरज एथलीटों में धीमी-चिकने तंतुओं का अधिक अनुपात होता है, जबकि स्प्रिंटर्स और जंपर्स में तेज़-चिकोटी किस्म का अधिक होता है।
जिस तरह हम अपनी मांसपेशियों के मिश्रण को केवल कुछ हद तक बदल सकते हैं, उसी तरह शरीर में मांसपेशियों की वृद्धि को भी सावधानीपूर्वक नियंत्रित किया जाता है। हालांकि, मांसपेशियों की संरचना और आकार के बीच एक अंतर यह है कि उत्तरार्द्ध को अधिक आसानी से हेरफेर किया जा सकता है। इंसुलिनल ग्रोथ फैक्टर 1 (IGF-1) एक जीन और प्रोटीन दोनों है जो यह व्यक्त करता है कि बचपन के विकास के दौरान एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है और एनाबॉलिक प्रभावों को उत्तेजित करता है - जैसे मांसपेशियों का निर्माण- जब वे बच्चे वयस्क हो जाते हैं। IGF-1 मायोस्टेटिन (MSTN) जीन की मदद से मांसपेशियों की वृद्धि को नियंत्रित करता है, जो मायोस्टैटिन प्रोटीन का उत्पादन करता है।
एक दशक से भी अधिक समय पहले पेंसिल्वेनिया विश्वविद्यालय के एक आणविक शरीर विज्ञानी एच। ली। स्वीनी ने उन शोधकर्ताओं की एक टीम का नेतृत्व किया, जिन्होंने मांसपेशियों से जुड़ी "श्वार्जनेगर चूहों" का निर्माण करने के लिए आनुवंशिक हेरफेर का उपयोग किया था। आईजीएफ -1 जीन की अतिरिक्त कॉपी के साथ चूहे ने मांसपेशियों को जोड़ा और 30 प्रतिशत मजबूत हो गया। स्वीनी ने निष्कर्ष निकाला कि यह बहुत संभावना है कि किसी व्यक्ति के IGF-1 और MSTN प्रोटीन के स्तर में अंतर व्यायाम करते समय उसकी मांसपेशियों में डालने की क्षमता निर्धारित करता है, हालांकि वह मानता है कि इस परिदृश्य का व्यापक रूप से अध्ययन नहीं किया गया है।
धीमी गति से फाइबर मांसपेशी विकास और धीरज इसी तरह जीन हेरफेर के माध्यम से नियंत्रित किया जा सकता है। अगस्त 2004 में शोधकर्ताओं की एक टीम जिसमें सैल्क इंस्टीट्यूट फॉर बायोलॉजिकल स्टडी के रोनाल्ड इवांस शामिल थे, ने बताया कि उन्होंने चूहों में अपनी गतिविधि को बढ़ाने के लिए PPAR-Delta नामक एक जीन को बदल दिया, जिससे पोषण-प्रतिरोधी धीमी-चिकोटी मांसपेशियों का पोषण होता है। ये तथाकथित "मैराथन चूहों" के रूप में दूर तक और उनके अनम्यूट समकक्षों के रूप में लंबे समय तक लगभग दो बार चल सकता है।
यह तेजी से या धीमी गति से चिकने-चिकने मांसपेशियों के प्रकार के साथ छेड़छाड़ करने की क्षमता का प्रदर्शन करता है: प्रश्न यह होता है कि यदि किसी एथलीट में तेज और धीमी गति से चिकने दोनों मांसपेशियों के निर्माण के लिए जीन पेश किया जाए तो क्या होगा? "हम इसे करने के बारे में बात कर चुके हैं, लेकिन कभी ऐसा नहीं किया है, " स्वीनी कहते हैं। "मुझे लगता है कि आप एक ऐसे समझौते के साथ समाप्त होंगे, जो साइक्लिंग जैसे खेल के अनुकूल होगा, जहां आपको धीरज और शक्ति के संयोजन की आवश्यकता होती है।" फिर भी, स्वीनी जोड़ता है, चूहों में इस तरह के एक अध्ययन का संचालन करने के लिए बहुत कम वैज्ञानिक कारण है (जो धन में तब्दील हो जाता है), बहुत कम मनुष्य।
जीन हेरफेर का एथलेटिक क्षमताओं को बढ़ाने के बजाय बीमारियों के इलाज और स्वास्थ्य को बढ़ावा देने में इसका सबसे महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ेगा, हालांकि इस शोध से खेलों को निश्चित रूप से लाभ होगा। वैज्ञानिक पहले से ही इस बात का अध्ययन कर रहे हैं कि क्या जीन थेरेपी मांसपेशियों के रोगों जैसे मांसपेशियों की डिस्ट्रोफी से पीड़ित लोगों की मदद कर सकती है। "बहुत कुछ सीखा गया है कि कैसे हम मांसपेशियों को मजबूत और बड़ा बना सकते हैं और अधिक बल के साथ अनुबंध कर सकते हैं, " थियोडोर फ्रीडमैन, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, सैन डिएगो के एक आनुवंशिकीविद्, सैन डिएगो और विश्व एंटी के लिए एक जीन-डोपिंग सलाहकार पैनल के प्रमुख कहते हैं। -डोपिंग एजेंसी (वाडा)। उम्र बढ़ने के दौरान सामान्य मांसपेशियों की गिरावट को रोकने के लिए वैज्ञानिक अध्ययनों ने माउस ऊतक को IGF-1 प्रोटीन पेश किया है। उन्होंने कहा, '' कहीं न कहीं लोगों में भी ऐसा ही करने का प्रयास किया जा सकता है। '' "ऐसा कुछ करने के लिए कौन लाइन में नहीं खड़ा होगा?"
जीन थेरेपी पहले से ही मांसपेशी उपचार से असंबंधित अध्ययनों में उपयोगी साबित हुई है। दिसंबर 2011 में, उदाहरण के लिए, ब्रिटिश शोधकर्ताओं की एक टीम ने द न्यू इंग्लैंड जर्नल ऑफ मेडिसिन में रिपोर्ट किया कि वे हीमोफिलिया बी के साथ छह रोगियों का इलाज करने में सक्षम थे - एक ऐसी बीमारी जिसमें रक्त को नियंत्रित करने के लिए रक्त का थक्का नहीं जम सकता है - प्रसव के लिए वायरस का उपयोग करके एक जीन उन्हें थक्के एजेंट, कारक IX के अधिक उत्पादन के लिए सक्षम करता है।
कठिन लक्ष्य
माउस मांसपेशी में IGF-1 और MSTN प्रोटीन के स्तर के साथ प्रयोगों के बावजूद, यह पहचानना कि एथलेटिक कौशल के लिए कौन से जीन सीधे जिम्मेदार हैं, एक जटिल मामला है। यूनिवर्सिटी ऑफ मैरीलैंड के प्रोफेसर फिजियोलॉजी ऑफ एक्सरसाइज फिजियोलॉजी के प्रोफेसर स्टीफन रोथ कहते हैं, "मानव जीनोम की सीक्वेंसिंग के बाद से पिछले 10 वर्षों में हमने जो सीखा है, वह यह है कि यहां पहले की तुलना में बहुत अधिक जटिलता है।" और आनुवंशिकी। "हर कोई जानना चाहता है कि वे कौन से जीन हैं जो एथलेटिक प्रदर्शन में व्यापक रूप से या मांसपेशियों की ताकत या एरोबिक क्षमता या इस तरह से कुछ कर रहे हैं। हमारे पास एथलेटिक प्रदर्शन में योगदान के लिए वैज्ञानिक समुदाय द्वारा अभी भी ठोस लक्ष्य नहीं हैं।"
2004 तक वैज्ञानिकों ने 90 से अधिक जीन या क्रोमोसोमल स्थानों की खोज की थी जिन्हें उन्होंने एथलेटिक प्रदर्शन का निर्धारण करने के लिए सबसे अधिक जिम्मेदार माना था। आज टैली 220 जीन्स तक पहुंच गई है।
यहां तक कि निश्चितता की इस कमी के साथ, कुछ कंपनियों ने पहले से ही शोषण करने की कोशिश की है जो अब तक आनुवांशिक परीक्षणों को बाजार में लाने के लिए सीखा गया है, वे दावा करते हैं कि बच्चे के एथलेटिक पूर्वानुमानों को प्रकट कर सकते हैं। "रोथ बताते हैं, " इस तरह की कंपनियां "कुछ साहित्य को पसंद करने वाली हैं और कहती हैं, 'ओह, ये चार या पांच जीन विविधताएं आपको कुछ बताने जा रही हैं।" लेकिन लब्बोलुआब यह है कि हमने जितने अधिक अध्ययन किए हैं, कम निश्चित है कि हम इनमें से किसी भी जीन का वास्तव में मजबूत योगदान कर रहे हैं। "
एटलस स्पोर्ट्स जेनेटिक्स, एलएलसी, बोल्डर में, कोलो।, दिसंबर 2008 में $ 149 का परीक्षण शुरू किया, कंपनी ने कहा कि जीन ACTN3 के वेरिएंट के लिए स्क्रीन कर सकता है , जो कि कुलीन एथलीटों में प्रोटीन अल्फा- एक्टिन -3 की उपस्थिति से जुड़ा हुआ है। शरीर को तेज़-चिकोटी पेशी तंतुओं का उत्पादन करने में मदद करता है। लैब चूहों में स्नायु जिसमें अल्फा-एक्टिनिन -3 की कमी होती है, धीमी-चिकने मांसपेशी फाइबर की तरह काम करता है और ऊर्जा का अधिक कुशलता से उपयोग करता है, एक स्थिति जो द्रव्यमान और शक्ति की तुलना में धीरज के लिए बेहतर है। "कठिनाई यह है कि अधिक उन्नत अध्ययनों ने यह नहीं पाया है कि अल्फा-एक्टिनिन -3 का नुकसान मनुष्यों में मांसपेशियों के कार्य को कैसे प्रभावित करता है, " रोथ कहते हैं।
एसीई, शारीरिक धीरज के संबंध में अध्ययन किए गए एक अन्य जीन ने अनिश्चित परिणाम प्रदान किए हैं। शोधकर्ताओं ने मूल रूप से तर्क दिया कि एसीई के एक संस्करण वाले लोग धीरज के खेल में बेहतर होंगे और एक अलग संस्करण वाले लोग ताकत और शक्ति के लिए बेहतर होंगे, लेकिन निष्कर्ष अनिर्णायक रहे हैं। तो हालांकि ACE और ACTN3 सबसे मान्यता प्राप्त जीन हैं जब एथलेटिक्स की बात आती है, न तो स्पष्ट रूप से प्रदर्शन की भविष्यवाणी की जाती है। 10 या 15 साल पहले प्रमुख विचार यह था कि मांसपेशियों की ताकत जैसे विशेष गुण के लिए दो, तीन या चार वास्तव में मजबूत योगदान वाले जीन हो सकते हैं "रोथ कहते हैं" "हम महसूस कर रहे हैं, और यह पिछले कई वर्षों में पैदा हुआ है, कि यह 10 या 20 जीनों के क्रम पर नहीं है, बल्कि सैकड़ों जीन हैं, जिनमें से प्रत्येक वास्तव में छोटे बदलाव और उन कई लोगों के संभावित संयोजनों की बड़ी संख्या है।, कई जीन जो उत्कृष्टता के लिए एक पूर्वाभास का परिणाम हो सकते हैं।
"विज्ञान के बारे में कुछ भी नहीं बदला, " वह कहते हैं। "हमने अनुमान लगाया है कि ज्यादातर मामलों में यह सही नहीं है कि विज्ञान है।"
जीन डोपिंग
2000 के सिडनी समर ओलंपिक के बाद अफवाहों के उड़ने के बाद WADA ने फ़्रीडमैन की मदद की और वहां के कुछ एथलीटों को आनुवांशिक रूप से संशोधित किया गया। कुछ भी नहीं मिला, लेकिन खतरा वास्तविक लग रहा था। पेन्सिलवेनिया विश्वविद्यालय में हाल ही में एक जीन थेरेपी परीक्षण के बारे में अधिकारियों को अच्छी तरह पता था कि एक मरीज की मौत हो गई थी।
"चिकित्सा में, इस तरह के जोखिमों को रोगियों और पेशे से स्वीकार किया जाता है कि उपचार और दर्द और पीड़ा को रोकने के उद्देश्यों के लिए खतरा पैदा हो रहा है, " फ्राइडमैन कहते हैं। "अगर स्वस्थ युवा एथलीट के लिए आवेदन किया जाता है तो वही उपकरण गलत हो जाते हैं, इसे करने के लिए बहुत कम नैतिक आराम होगा। और एक समाज के बीच में रहना पसंद नहीं करेगा जो नेत्रहीन रूप से [ एरिथ्रोपोइटिन ( ईपीओ) फेंकना स्वीकार करता है। ]] एथलीटों में जीन ताकि वे धीरज प्रदर्शन में सुधार कर सकते हैं। कैंसर या क्रोनिक किडनी रोग के रोगियों में रक्त उत्पादन में हेरफेर करने के इच्छुक लोगों के लिए ईपीओ एक पसंदीदा लक्ष्य रहा है। इसका इस्तेमाल और पेशेवर साइकिल चालकों और अन्य एथलीटों द्वारा दुर्व्यवहार किया गया है जो अपने धीरज में सुधार कर रहे हैं।
एक अन्य योजना एथलीट की मांसपेशियों को जीन के साथ इंजेक्ट करने के लिए है जो मायोस्टेटिन को दबाती है, एक प्रोटीन जो मांसपेशियों के विकास को रोकता है। इसके साथ, स्वीनी कहती है, "आप बंद हैं और जीन डॉपर के रूप में चल रहे हैं। मुझे नहीं पता कि कोई ऐसा कर रहा है या नहीं, लेकिन मुझे लगता है कि अगर वैज्ञानिक प्रशिक्षण वाले किसी व्यक्ति ने साहित्य पढ़ा तो वे समझ सकते हैं कि कैसे सफल हो सकते हैं। इस बिंदु पर, "भले ही विशिष्ट मांसपेशियों में सीधे इंजेक्ट किए गए मायोस्टैटिन अवरोधकों का परीक्षण जानवरों से आगे नहीं बढ़ा है।
फ्राइडमैन कहते हैं, मायोस्टैटिन अवरोधकों के साथ-साथ ईपीओ और आईजीएफ -1 जीन जीन-आधारित डोपिंग के लिए प्रारंभिक उम्मीदवार हैं, लेकिन वे अकेले नहीं हैं। संवहनी एंडोथेलियल ग्रोथ फैक्टर ( VEGF ) जीन शरीर को संकेत प्रोटीन बनाने का निर्देश देता है जो मांसपेशियों में नई रक्त वाहिकाओं को अंकुरित करके रक्त के प्रवाह को बढ़ाने में मदद करता है। इन प्रोटीनों का उपयोग मैकुलर डिजनरेशन के इलाज के लिए और रक्त परिसंचरण अपर्याप्त होने पर ऊतकों को ऑक्सीजन की आपूर्ति को बहाल करने के लिए किया जाता है। अन्य लुभावने जीन वे हो सकते हैं जो दर्द धारणा को प्रभावित करते हैं, ग्लूकोज के स्तर को विनियमित करते हैं, व्यायाम और सहायता श्वसन के लिए कंकाल की मांसपेशी अनुकूलन को प्रभावित करते हैं।
2012 ओलंपिक में खेल
इस साल के ओलंपिक में जीन हेरफेर एक बड़ा जंगली कार्ड है, रोथ कहते हैं। "लोग पिछले कई ओलंपिक के लिए भविष्यवाणी कर रहे हैं कि अगले ओलंपिक में जीन डोपिंग होगी, लेकिन कभी कोई सबूत नहीं मिला।" जीन थेरेपी का अक्सर एक चिकित्सा संदर्भ में अध्ययन किया जाता है, और यह बहुत समय विफल रहता है, वह नोट करता है। "भले ही एक जीन थेरेपी एक बीमारी के इलाज के संदर्भ में ठोस हो, जब आप इसे एथलेटिक प्रदर्शन के संदर्भ में फेंकते हैं, तो आप अज्ञात से निपट रहे हैं।"
जीन डोपिंग की उपस्थिति निश्चितता के साथ पता लगाना कठिन है। अधिकांश परीक्षण जो सफल हो सकते हैं उन्हें संदेह के तहत एथलीटों से ऊतक के नमूनों की आवश्यकता हो सकती है। "हम एक मांसपेशी बायोप्सी के बारे में बात कर रहे हैं, और बहुत से एथलीट नहीं हैं जो प्रतिस्पर्धा के लिए तैयार होने पर ऊतक के नमूने देने को तैयार होंगे, " रोथ कहते हैं। जीन हेरफेर रक्त प्रवाह, मूत्र या लार में दिखाई देने की संभावना नहीं है, इसलिए उन तरल पदार्थों के अपेक्षाकृत गैर-संवेदी परीक्षणों से बहुत अधिक निर्धारित होने की संभावना नहीं है।
जवाब में, WADA ने एथलीट बायोलॉजिकल पासपोर्ट (ABP) नामक एक नया परीक्षण दृष्टिकोण अपनाया है, जिसका उपयोग लंदन ओलंपिक में किया जाएगा। कई अंतरराष्ट्रीय खेल प्राधिकरणों जैसे अंतर्राष्ट्रीय साइक्लिंग संघ ने भी इसका उपयोग करना शुरू कर दिया है। एबीपी की सफलता की कुंजी यह है कि एक विशिष्ट एजेंट के लिए तदर्थ देखने की बजाय, जैसे कि ईपीओ -प्रोग्राम अचानक परिवर्तन के लिए समय के साथ एक एथलीट के शरीर की निगरानी करता है, जैसे कि लाल रक्त कोशिका की गिनती में कूदना।
जीन डोपिंग की उपस्थिति का पता लगाने का एक और तरीका यह है कि यह पहचानने के लिए कि शरीर एक विदेशी जीन के प्रति प्रतिक्रिया कैसे करता है - विशेष रूप से, रक्षा तंत्र यह तैनात कर सकता है। "किसी भी दवा या विदेशी जीन का प्रभाव एक जीव द्वारा जटिल होगा जो उस हेरफेर से नुकसान को रोकने की कोशिश कर रहा है, " फ्राइडमैन कहते हैं - उदाहरण के लिए ईपीओ से प्रेरित परिवर्तनों के बजाय।
ओलंपिक खेल स्पष्ट करते हैं कि सभी एथलीटों को समान नहीं बनाया गया है, लेकिन यह कि कड़ी मेहनत और समर्पण एक एथलीट को जीत का कम से कम मौका दे सकता है, भले ही प्रतियोगी जीन पूल के गहरे छोर से आते हों। रोथ कहते हैं, "एलीट प्रदर्शन जरूरी आनुवंशिक रूप से प्रतिभा और प्रशिक्षण का एक संयोजन है जो उन उपहारों का फायदा उठाता है।" "यदि आप सभी पर्यावरणीय कारकों की बराबरी कर सकते हैं, तो कुछ शारीरिक या मानसिक बढ़त वाले व्यक्ति प्रतियोगिता जीतेंगे। सौभाग्य से वे पर्यावरणीय कारक खेल में आते हैं, जो खेल को अनिश्चितता और जादू देते हैं जो दर्शकों को तरसते हैं।"
