Aktuální číslo:

2017/12

Téma měsíce:

Kontakty

Sport a geny

Rasové rozdíly ve sportovní výkonnosti
 |  5. 7. 2002
 |  Vesmír 81, 388, 2002/7

Atletické fanoušky sledující loňské mistrovství světa v Edmontonu sotva překvapilo, že ve finále běhu na 100 metrů zakleklo do bloků osm černých sprinterů, jejichž původ sahá do oblasti západní Afriky. Nejdelší tratě zase od konce 80. let ovládají běžci z náhorních plošin východní Afriky a na středních vzdálenostech se prosazují Severoafričané. Doménou Evropanů zůstávají snad jen atletické vrhy a hody. Proč ale mají všichni finalisté na stometrové trati tmavou barvu pleti? A proč tak fenomenální běžci, jako jsou Keňané, nenominují na nejkratší sprint své borce ani do rozběhů? Existují nějaké „sportovní geny“, nebo to vše záleží pouze na prostředí, ve kterém sportovec žije?

Atletické geny?

Kromě mimořádných genů potřebují sportovní hvězdy k svému růstu nepochybně i jiné důležité faktory, např. kulturní zázemí, motivaci, sociální podmínky, odborné tréninkové vedení nebo národní sportovní tradici. Někteří vědci se proto netají pochybnostmi o smyslu takového výzkumu. „Je to genetický hokus-pokus,“ tvrdí Jonathan Marks, fyzický antropolog z Univerzity Severní Karolíny. „Proč se jedno dítě stane lékařem a druhé boxerem, to není otázka pro vědce, ale pro astrology.“

Pohled do historických statistik ovšem působí přesvědčivě. V současné době bychom museli jít až k 230. místu v historickém pořadí nejlepších výkonů běhu na 100 metrů, abychom objevili čas nejlepšího bílého sprintera, Poláka Mariana Woronina (10,00 s). Posledním bílým běžcem, který držel světový rekord na této vzdálenosti, byl v roce 1960 Němec Armin Hary. Od té doby jsou však úspěchy bílých sprinterů řídké. Od roku 1987 se žádný z nich ani neprobojoval do finále významné světové soutěže. V posledním desetiletí navíc výkony bílých vytrvalců zmizely z popředí světových statistik i na dlouhých tratích. Evropané se v porovnání s Keňany či Etiopany stali závodníky druhé kategorie.

Tmavá barva kůže atletických šampionů skrývá velmi důležitý fakt: Zatímco černoši z tradičních sprinterských velmocí, kteří mají své kořeny převážně v zemích západní Afriky, dominují nejkratším tratím, v běhu na 800 metrů se z medailových pozic vytrácejí a na delších tratích se nevyskytují vůbec. Naproti tomu fenomenální východoafričtí a jihoafričtí běžci jsou pouze zřídka schopni konkurence na trati 400 metrů a kratší běhy na olympiádách a mistrovství světa ani neobsazují.

Klíč je v Africe

Antropologické a fyziologické rozdíly mezi sprintery a vytrvalci jsou obrovské. Sprinteři reprezentují muskulární typy s převahou rychlých svalových vláken. Ta nejsou schopna dlouhotrvajících výkonů a uplatňují se při krátkodobých, anaerobních výkonech (probíhajících bez přístupu kyslíku). Vytrvalci jsou jejich naprostým protikladem – pro ně jsou typické štíhlé, drobné postavy s převahou pomalých, červeně zbarvených vláken, umožňujících dlouhodobou, aerobní svalovou práci.

V subsaharské Africe najdeme – kromě trpasličích Pygmejů a jihoafrických Sanů (Křováků) – dva hlavní fyzické typy černochů, které těmto charakteristikám dobře odpovídají. Západoafričané, reprezentovaní především tzv. bantuským typem, se obecně vyznačují tendencemi ke střední, mezomorfní postavě. Naproti tomu příslušníci nilotského typu se vyvíjeli v suchých, horkých savanách východní Afriky a jsou typičtí štíhlou, často velmi vysokou, šlachovitou postavou, přizpůsobenou teplému tropickému podnebí.

Černí sprinteři a bílá vlákna

Antropologické studie ukazují, že Afroameričané (kteří jsou převážně západoafrického původu) mají ve srovnání s bílou populací USA relativně delší končetiny v poměru k délce trupu, delší a štíhlejší lýtka, užší boky, vyšší hustotu kostní hmoty (o 5–20 %) a z toho vyplývající větší hustotu těla. Dobře známým faktem je i vyšší hladina testosteronu, která u mladých mužů až o 19 % přesahuje průměr bílé populace. To může přispívat k větší soutěživosti a agresivitě, ale i k vyšší míře kriminality uvnitř této menšiny.

Na základě atletických výkonů lze teoreticky soudit, že černí sprinteři západoafrického původu mohou být dědičně obdařeni vyšším množstvím rychlých svalových vláken. Navíc studie porovnávající distribuci svalstva u amerických atletů ukazují tendenci k lepšímu vývinu svaloviny končetin (zejména stehenního a hýžďového svalu) u Afroameričanů a odlišnou distribuci tuku, jenž se u bělochů více koncentruje na končetinách, což může negativně ovlivnit běžecký výkon. Ve svalovině člověka nacházíme tři základní typy svalových vláken. Jsou to tzv. pomalá vlákna typu I, nezbytná pro vytrvalostní, aerobní svalovou práci, a vlákna rychlá (typ II), která se dělí na pomalejší typ IIa, jenž má i určitý aerobní potenciál, a rychlejší typ IIb, který se uplatňuje v anaerobních výkonech krátkého trvání. Vlákna I a IIa jsou označována také jako vlákna červená. Toto zbarvení jim dodává protein myoglobin, odpovědný za přenos kyslíku při svalové práci. Rychlá vlákna IIb se označují jako vlákna bílá. Sprinteři světové třídy mají obvykle ve stehenní svalovině 70–75 % rychlých svalových vláken. Naopak vytrvalostní běžci mohou mít až 90 % vláken typu I. Poměr svalových vláken se nedá zcela ovlivnit tréninkem, protože je do značné míry dán geneticky.

Tým kanadských vědců z Univerzity v Quebecu, vedený Pierrem Amou, studoval v roce 1986 rozdíly v charakteristikách stehenního svalstva mezi 23 bílými Frankokanaďany a 23 africkými studenty z Kamerunu, Senegalu, Pobřeží slonoviny, Zairu a Burundi. Ve svalovině Afričanů byl skutečně vyšší počet rychlých svalových vláken (68,3 % oproti 59 %), ovšem rozdíl v poměru vláken typu IIb, která jsou nezbytným předpokladem sprinterského úspěchu, byl zcela minimální (17,1 % u bělochů, 19,7 % u černochů). Aktivita anaerobních enzymů, účastných při svalových výkonech krátkého trvání, však ve svalovině bílých Kanaďanů dosahovala pouze 2/3 úrovně Afričanů.

V roce 1997 ukázal výzkum Univerzity v Tennessee podobné trendy mezi 14 afroamerickými a 14 bílými univerzitními studenty. V porovnání s kanadskou studií však byly rozdíly menší, což by teoreticky mohlo vyplývat z větší příměsi europoidních genů v černé americké populaci (asi 6 až 25 %). Jiné praktické výzkumy, prováděné v USA v posledních šesti desetiletích, opakovaně prokázaly lepší výkonnost černé mládeže v testech rychlostních schopností a odrazové síly. Robert M. Malina z Michiganské státní univerzity shromáždil velmi obsáhlý materiál založený na studiích motorického vývoje černé a bílé populace různých věkových kategorií, které probíhaly opakovaně mezi lety 1938–1976. Afroameričané soustavně dosahovali lepších výsledků v krátkém sprintu a vertikálním skoku. Ve skoku z místa dosáhli černí Američané lepšího průměru v šesti z deseti studií u mužů a ve třech z devíti u žen. Ve zbylých případech nebyly rasové rozdíly zřetelné. Navíc byla zjištěna statistická souvislost mezi rychlostním výkonem a hladinou tělesného tuku. Protože bílí Evropané – vzhledem k své adaptaci na chladné klima – mají při nabírání svalové hmoty tendenci k ukládání vyššího množství tělesného tuku než Afričané, jsou znevýhodněni ve sportech, kde je podmínkou úspěchu extrémní štíhlost a výhodný poměr mezi silou a vahou.

Proč však pozorujeme mezi 400 a 800 metry tak náhlý zlom? Zatímco na trati 400 metrů drží černí sprinteři západoafrického původu 95 ze 100 nejlepších výkonů historie, na dvojnásobné trati klesá podíl atletů z tradičních sprinterských zemí na pouhých 12 % (!) a na delších bězích se nevyskytují vůbec, pokud nebereme v úvahu ženské výjimky (mílařka Regina Jacobs). Tento fakt lze fyziologicky velmi dobře vysvětlit. Po více než minutě maximálního svalového výkonu se totiž dramaticky mění poměr energie získávané anaerobním a aerobním způsobem. Zatímco čtvrtkař získává aerobním způsobem (oxidací glukózy) průměrně pouze 25–30 % energie, u půlkaře tento poměr vzrůstá na 50–60 % a u mílaře na 70–80 %. Západoafrické populace tu nepochybně narážejí na své biologické limity – nízký počet pomalých svalových vláken, o 15–20 % nižší kapacitu plic a z toho vyplývající nižší hodnoty VO2 max. (viz text v rámečku). Slabé vytrvalostní schopnosti Afroameričanů jsou opakovaně potvrzovány v testech odolnosti proti únavě a aerobní zdatnosti.

Jsou černí rychlejší a bílí silnější?

Existují nějaké biologické příčiny dominance bílých vrhačů? Na první pohled může jít o problém nedostatečného technického zázemí v řadě chudých zemí, který je velmi zjevný například ve skokanských disciplínách. Těžcí černí atleti se však v těchto disciplínách výrazněji neprosazují ani ve vyspělých zemích a nápadná je jejich absence v silových sportech, jakým je např. v zámoří soutěž The World’s Strongest Man či silový trojboj. Tento sport sice zná černé hvězdy ve středních kategoriích, ale ty v podstatě mizí mezi nejtěžšími borci nad 100 kg. Stojí také za zmínku, že při sportovních testech v zámořské Národní fotbalové lize dosahují nejlepších výkonů v běhu na 40 yardů Afroameričané, zatímco v tlaku na lavici dominují bílí Američané.

Biologické rozdíly tohoto druhu by ovšem bylo neobyčejně obtížné změřit, už vzhledem k tomu, že tělesná síla je nejvíce ovlivněna stupněm fyzické aktivity. Odpověď se však snad skrývá v odlišné distribuci kosterního svalstva. Zámořské studie ukázaly, že černí hráči amerického fotbalu měli vyvinutější svalovou hmotu končetin (hýžďový sval, stehenní sval, biceps), kdežto bílí hráči měli více aktivní tělesné hmoty soustředěno na trupu. Svalstvo trupu je ovšem limitujícím faktorem ve většině silových výkonů.

Složitá kombinace biologických a kulturních faktorů nás v jiných sportech postaví před mnohem komplikovanější problémy. Jestliže jsou „bílí“ skutečně od přírody silnější než „černí“, jak vysvětlíme dominanci černých boxerů? Podnikněme nyní naučnou exkurzi do historie. V 19. století bylo nejvíce boxerů mezi Iry obývajícími dělnické čtvrti anglických měst. V první polovině minulého století byli největšími zdroji boxerského talentu v zámoří židovští a italští přistěhovalci z předměstských ghett. Dnes v nižších vahách dominují Mexičané a ve vyšších Afroameričané, menšiny s nejvyšší nezaměstnaností a pověstnou kriminalitou. Zcela opačný příklad najdeme ve volejbalu či dráhové cyklistice. Tyto sporty nenabízejí celosvětovou slávu a milionové smlouvy. Proč by se tedy nadaný černý atlet měl věnovat volejbalu?

Jedním z dalších problémů je absence černých borců v plavání, která může být biologicky vysvětlena vyšší hustotou těla, nicméně je dobře známo, že černá mládež neholduje ani jiným disciplínám spjatým s plaveckými bazény (skoky do vody, synchronní plavání). Mohou ale „sprinterské geny“ vysvětlit disproporcionální počet řady skvělých černých fotbalistů v národních týmech západoevropských zemí? Nepochybně. Jak však vysvětlíme dispozice černých hráčů v týmu Portugalska, kteří pocházejí z bývalých kolonií této země v jižní Africe (především Mozambiku), jež dosud nevyprodukovaly jediného sprintera hodného zmínky, nebo fakt, že 50 % hráčů v národním týmu Saúdské Arábie tvoří potomci někdejších černých otroků z „pomalé“ východní Afriky? Zdá se, že hry, které vyžadují spíše specifický talent než jednoduché fyzické předpoklady (tedy i fotbal), poskytují dobrou příležitost pro sledování role socioekonomických faktorů v distribuci sportovního talentu. Sporty s nejnižšími finančními náklady se tradičně stávají prostředkem seberealizace nejchudších sociálních vrstev, zatímco tzv. klubové sporty jako tenis jsou vesměs vyhrazeny movitějším.

Nezapomínejme také na to, že koncentrace sportovního talentu do několika málo sportů (jak je to běžné u nemajetných menšin nebo u některých národů) v kombinaci se silnou motivací může vyústit ve sportovní úspěch velmi nepravděpodobného rozměru, jehož příčiny jsou však daleko spíše kulturní než genetické. Příkladem mohou být baseballisté z chudé Dominikánské republiky, tvořící nejbohatší zdroj talentů zámořské Major League of Baseball nebo čeští hokejisté dominující statistikám National Hockey League. Možná se to týká i zámořské National Basketball Association, ve které černí tvoří 4/5 všech hráčů. Od počátku 20. do konce 40. let minulého století totiž dominovali americkému basketbalu Židé, jedna z nejvíce utlačovaných menšin z předměstských ghett. Dobová média tehdy vysvětlovala jejich úspěch „bystrostí zraku, lstivostí a rafinovanou hbitostí“. Na konci 40. let získala židovská mládež příležitosti v jiných povoláních a v ghettech ji nahradili černí „přírodní atleti“, migrující z upadajících jižanských plantáží. Tím samozřejmě není řečeno, že černí basketbalisté nemohou mít pro tento sport lepší předpoklady než bílí (složení svalových vláken je velkou výhodou), ovšem nestáváme se obětí podobných předsudků jako doboví komentátoři vysvětlující umění „lstivých“ Židů?

Je však pochopitelné, že navzdory šíři genetické variability existují určité těžko překročitelné fyzické limity. Například africký Pygmej se navzdory sebeintenzivnějšímu tréninku nemůže stát vítězem vzpěračského mistrovství a Eskymák hvězdou NBA. Podobně se zřejmě sotva někdy dočkáme Keňana jako vítěze olympijského finále v běhu na 100 metrů a Afroameričana prvního v cíli bostonského maratonu.

Vytrvalci pod mikroskopem


Na rozdíl od schopností sprinterů je výzkum vytrvaleckých schopností mnohem složitější. Výkon běžce na dlouhých tratích totiž závisí na několika základních faktorech, kterými jsou:

  1. Výše maximální aerobní kapacity čili VO2 max. (největší množství z přijatého kyslíku, které je organizmus při maximálním výkonu schopen zpracovat k tvorbě energie). Ta je dána především výkonností kardiorespiračního systému, jenž limituje dodávku kyslíku do pracujících svalů. Sprinterské výkony (na „kyslíkový dluh“) probíhají při intenzitě několikanásobně vyšší, než je hodnota VO2 max. Naopak kupř. maraton obvykle probíhá při rychlosti na úrovni 80–85 % při VO2 max.

  2. Ekonomika běhu (vyjádřená jako množství kyslíku spotřebovaného na kg tělesné hmotnosti buď za minutu, nebo také na 1 km). Odvíjí se nejčastěji od antropologických parametrů běžce.

  3. Fyziologie kosterního svalstva, která ovlivňuje tzv. laktátovou mez, tj. procento VO2 max., při kterém se ve svalu začne hromadit laktát, základní odpadní produkt svalové práce. Je známo, že tvorbu laktátu (a tím i zvyšování laktátové meze) ovlivňuje aktivita mitochondriálních enzymů, které rovněž šetří svalový glykogen a krevní glukózu tím, že podporují získávání energie oxidací tuků. Vytrvalostní výkon negativně ovlivňuje i vysoký podíl vláken typu II, která mají nízkou energetickou efektivitu.

Studiu keňských běžců, kteří v posledním desetiletí poutají velkou pozornost svými mimořádnými výkony, se v současné době intenzivně věnuje tým vědců pod vedením Bengta Saltina z Dánského institutu sportovních věd v Kodani. Dánové sice při porovnávání keňských a skandinávských běžců neobjevili významné rozdíly ve velikosti a složení svalových vláken (u Keňanů kolem 72,5 % pomalých vláken s maximem 80 %, u Skandinávců necelých 70 % s nejvyšším naměřeným extrémem 84 %), ani v průměrné výši VO2 max. a hladinách krevního hemoglobinu, nicméně VO2 max. u některých Keňanů dosahovalo vyšších hodnot než u nejlepších Evropanů (až 85 ml/kg.min), což jsou zároveň nejvyšší hodnoty, jaké kdy byly u vytrvalců naměřeny. To je nepochybně důsledek aktivního způsobu života zdejších venkovských dětí, které mají podstatně vyšší VO2 max. a větší podíl pomalých vláken než keňské děti městské, u nichž se tyto hodnoty v podstatě shodují s hodnotami u jejich evropských vrstevníků.

Jak se však zdá, klíčem k řešení keňské záhady je především studium svalového metabolizmu a antropologických rozdílů. Keňané totiž běhají podstatně ekonomičtěji a spotřebují méně kyslíku při vyšších rychlostech. Není divu: jsou v průměru menší, lehčí, mají velmi štíhlé, „ptačí“ nohy s extrémně dlouhými pákami. Tyto charakteristiky jim při testech umožňovaly zlehka se odrážet při každém dotyku nohou a „plout“ po povrchu atletické dráhy mnohem rychleji než bílým běžcům, kteří se ztěžka „bořili“ do povrchu a „téměř se ploužili vpřed“. Keňští běžci také vydrželi běžet mnohem delší dobu na hranici svého VO2 max. a produkovali méně odpadních látek (laktátu a amoniaku). Těmto charakteristikám odpovídá v jejich svalstvu o 20 % vyšší aktivita enzymu HAD, který spolupůsobí při oxidaci tuků. To by mohlo být teoreticky přínosem při bězích na dlouhé vzdálenosti, ale nepříliš významné na středních tratích, kde je většina energie pro svalovou práci získávána rozkladem glukózy.

Dosud není zcela zřejmé, zda tyto vysoké aktivity enzymů vyplývají z intenzivního tréninku ve vysoké nadmořské výšce, nebo jsou podmíněny geneticky. Tento problém zachycují výzkumy v Jihoafrické republice, kde až do roku 1976 neměli černí domorodí běžci přístup do atletických soutěží. Už na počátku 80. let však začali vítězit na všech tratích nad 3000 m a v posledním desetiletí se výrazně prosazují i v mezinárodním měřítku. Studie ukazují, že jsou stejně jako Keňané výrazně menší a lehčí než bílí vytrvalci a jejich vysoká odolnost vůči únavě vyplývá z vysoké aktivity HAD i jiného důležitého oxidativního enzymu, citrát­syntázy. Kupodivu však u nich bylo opakovaně naměřeno vysoké množství vláken typu II (63,4–67,1 %) i anaerobního enzymu fosfofruktokinázy, jehož aktivita u vytrvalců obvykle klesá. Protože všichni studovaní atleti žili a trénovali v nízké nadmořské výšce a u kontrolních nesportujících jedinců z obou ras nebyly zjištěny žádné podstatné rozdíly, příčina vysoké aktivity enzymů zatím nebyla objasněna.

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Genetika

O autorovi

Pavel Grasgruber

Pavel Grasgruber (*1974) absolvoval bakalářské studium klasické archeologie na Filozofické fakultě UK v Praze.

Doporučujeme

Jak si delfíni ucpávají uši

Jak si delfíni ucpávají uši audio

Jaroslav Petr  |  17. 12. 2017
Hluk v mořích a oceánech produkovaný člověkem ohrožuje kytovce. Může je dočasně ohlušit nebo jim trvale poškodit sluch. Nově objevený fenomén by...
Tajemná sůva šumavská

Tajemná sůva šumavská

Jan Andreska  |  17. 12. 2017
Byl vyhuben a vrátil se. Na Šumavu lidskou snahou a do Beskyd vlastním přičiněním. Puštík bělavý teď žije opět s námi, ale ohrožení trvá.
Hmyz jako dokonalý létací stroj

Hmyz jako dokonalý létací stroj

Rudolf Dvořák  |  4. 12. 2017
Hmyz patří k nejdokonalejším a nejstarším letcům naší planety. Jeho letové schopnosti se vyvíjely přes 300 milionů let a předčí dovednosti všech...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné