Оценка генетической детерминации

Фенотипической изменчивости двигательных качеств

Степень генетической обусловленности любого количественного признака, определяющего силу, быстроту, координированность движений или выносливость при выполнении стандартных двигательных тестов, оценивают посредством индексов наследуемости "Н" или "h²" (от "Heredity" - англ. "наследуемость").

Индекс "Н" соответствует величине вклада генетических факторов (в долях единицы или в процентах) в фенотипическую вариативность признака и характеризует нижнюю границу средней величины генетической детерминанты в популяции.

Выраженность и частота встречаемости признаков двигательной одаренности в различных популяциях варьирует по причине генотипических различий популяции (например, жителей разных стран и континентов) и/или в результате существенных влияний условий среды, экологических, климато-географических, геофизических факторов на организм человека.

Квадратный индекс наследуемости ("h²") соответствует коэффициен­ту корреляции (г) однородных признаков в семейных парах "родители - дети" в различныхих комбинациях (например, "мать - сын", "мать - дочь", "отец - сын" и т.д.). Этот индекс показывает степень проявления и сходства мотор­ной одаренности детей и родителей в связи с семейной наследуемостью при­знаков и двигательных качеств. Чем выше степень сходства отдельных при­знаков, тем выше степень выраженности данного признака у членов семьи и выше степень наследуемости психомоторных качеств по сравнению со среднепопуляционными показателями наследуемости.

Уровень семейной наследуемости признаков двигательной одаренно­сти считается высокопрогностической оценкой предрасположенности ребен­ка к специальному двигательному обучению и спортивной тренировке. Чем выше показатели наследуемости признаков двигательной одаренности, тем больше преимуществ имеет индивидуум для реализации своего потенциала моторной способности в условиях специализированной тренировки. Юный спортсмен со средними показателями наследуемости в аналогичных условиях или даже при усиленной тренировке не сможет компенсировать генетически ограниченный потенциал своей конституции и достичь выдающихся резуль­татов в спорте, но может проявить выдающиеся способности в других сферах деятельности.

 

Скоростные качества

Быстроту движений в спортивных упражнениях можно оценить по относительно независимым компонентам: скорости двигательных реакций на сенсорный сигнал, быстроте одиночных или повторяющихся во времени движений. Каждое проявление быстроты обеспечивается собственной функциональной системой, имеет свои механизмы регуляции и реализации движения, служит одним из параметров скоординированного психомоторного действия, имеет отличную от других факторную структуру.

Наследственная обусловленность и пределы изменчивости компонен­тов быстроты также неодинаковы. По сравнению с другими двигательными качествами быстрота движений больше зависит от генетической конституции индивида, и специальная тренировка не может компенсировать отсутствие или ограниченность структурных, метаболических или функциональных при­знаков и свойств, имеющих решающее значение для данного качества.

Такими высоконаследуемыми признаками, лимитирующими реактивность, быстроту и частоту движений, являются нейродинамические свойства ЦНС (лабильность, подвижность, динамичность); параметры биоэлектриче­ской активности сенсомоторных центров коры головного мозга; параметры доминирующего альфа-ритма; скорость развития вызванных потенциалов корковых сенсорных зон, избирательная чувствительность сенсорного аппа­рата; степень латерализации и доминирования одного из полушарий мозга в сенсомоторных функциях; состав и энзиматические характеристики скелет­ных мышц; максимальная мощность анаэробного метаболизма мышц.

Чем больше удельный вес высоконаследуемых признаков в факторной структуре соответствующих скоростных качеств, тем более ограниченны возможности их тренировки. Поэтому только двигательно одаренные индивиды, обладающие необходимым комплексом признаков-задатков, смогут более эффективно приспособить двигательный аппарат к скоростно-силовым нагрузкам и выдерживать соревновательную конкуренцию наивысшего уров­ня.

Если наследственный потенциал моторики ограничен, то следует ожидать, что индивидуальный прирост спортивных результатов в процессе многолетней тренировки скоростных качеств и анаэробной способности достигнет только какого-то определенного уровня по шкале спортивной квалификации в данном виде спорта.

В табл. 1 приведены некоторые характерные показатели наследуемости скоростных качеств моторики, которые тестировали в исследованиях близнецов и семей из различных популяций. Сравнительный анализ генотипических характеристик быстроты с учетом пола, возраста и структуры от­дельных видов движений позволяет сделать следующие заключения относи­тельно роли генотипа в изменчивости данного двигательного качества:

 

Таблица 1

Показатели генетической детерминации скоростных качеств моторики (по данным близнецовых и популяционных исследований)

 

Характеристики быст­роты движений	Контингент	Индексы наследуемости (H, h2)*, %
Максимальная частота движений в теппинг-тесте рукой	Взрослые: мужчины, правая-левая женщины рука Дети:7 лет 11 лет 13-14 лет 15-16 лет	87-86 81-62
Быстрота одиночных движений рукой	Дети: 7-10 лет 11-17 лет
Максимальная частота движений ногой	Взрослые: мужчины, правая-левая женщины нога Дети: 7-8 лет 9-10 лет 11-12 лет 13-14 лет 15-16 лет	90-79 65-72
Максимальная скорость бега	Дети: 7-10 лет (мал., дев.) - 30 м 11-17 лет-60м Взрослые: мужчины, женщины - 60 м Дети (200м): 7-10 лет 11-17 лет	65-60 79-33   74-83
Время коленного реф­лекса	Дети 10-14 лет
Время зрительно-мо­торной реакции рукой	Взрослые: муж., жен. Дети: 7-10 лет 10-14 лет 16-18 лет	45-56

 

*70% и больше – высокая наследуемость, 40-69% - умеренная наследуемость, до 40% - низкая наследуемость.

 

1. В наибольшей степени зависит от генотипа максимальная частота движений. В ее факторной структуре доминирующую роль играют индивидуальнотипологические свойства нервных процессов - устойчивый качествен­ный признак конституции. Более изменчивой и тренируемой является ско­рость двигательных реакций. Это сложный полигенный количественный при­знак, на вариативность которого влияют разнообразные внешнесредовые факторы.

2. Скоростные параметры движений, выполняемых верхними и ниж­ними конечностями, имеют неодинаковую степень наследуемости так же, как и движений, выполняемых правыми и левыми конечностями. Поэтому генотипическая оценка потенциальных возможностей юных спортсменов в разви­тии быстроты движений должна осуществляться на основе тестирования всех доступных форм движений, в которых проявляются скоростные качества. Это особенно важно для выявления индивидуального характера моторной асим­метрии и степени ее выраженности как устойчивого качественного признака.

3. Степень влияния генотипа на изменчивость отдельных признаков быстроты варьирует в онтогенезе, что связано с изменениями реактивности генотипа по отношению к внешним воздействиям на моторику. Поэтому индексы наследуемости быстроты также неодинаковы у детей разного возраста, характеризуя нелинейную возрастную динамику влияния генотипа на проявление качества в двигательных реакциях и спринтерских тестах. Чем ниже значение индекса, тем меньше ограничивающие влияния генетических меха­низмов на адаптивную изменчивость временных характеристик моторики, и, следовательно, на таких этапах онтогенеза создаются благоприятные условия для развития быстроты благодаря повышению реактивности нервно-мышечного аппарата к нагрузкам скоростно-силового характера. Чем взрослее спортсмен, тем сильнее генетический контроль быстроты движений, приближающейся к индивидуальному пределу.

4. Некоторые признаки и проявления быстроты Имеют половые разли­чия по степени наследуемости, что свидетельствует о природной обусловлен­ности проявления и развития этого качества и неодинаковом удельном весе наследственных факторов у мальчиков и девочек. Например, у девочек младшего возраста показатели скорости спринтерского бега на 60 м слабо зависят от генотипа (низкий индекс наследуемости), следовательно, роль тренировки в этом упражнении у девочек повышается. У мальчиков удельный вес генотипа в проявлении быстроты в этом упражнении достигает высокого уровня значимости, поэтому селективное преимущество будут иметь мальчи­ки с высоким уровнем наследуемости быстроты по сравнению со средним уровнем.

Высокая генетическая обусловленность возможностей совершенствования скоростных качеств подтверждается наблюдениями за приростом спор­тивных результатов в течение многолетней тренировки. Лучшие спринтеры мира в течение 8-10 лет тренировки смогли повысить свои исходные резуль­таты лишь на 8-13%. В целом под воздействием тренировки скорость цикли­ческих движений может возрасти в пределах 20%, тогда как скорость ациклических движений улучшается в пределах 7-12%. Эти показатели дают ори­ентиры для прогнозирования перспективности и целесообразности специали­зированной тренировки скоростных качеств на этапе отбора и ориентации юных спортсменов в соответствующих видах спорта.

Силовые качества

Адаптивная изменчивость статической и динамической силы различ­ных мышечных групп в неодинаковой степени зависит от реактивности ген­ных комплексов в условиях силовой тренировки. Прирост силы могут огра­ничивать такие особенности соматической конституции, как объем мышеч­ной массы, типология мышечной композиции, сократительная способность и упругая сила мышц, а также метаболический потенциал мышц и совершенст­во нейрогенных механизмов регуляции и координации мышечных напряже­ний.

Главными индукторами усиления генетически нормируемого синтеза пептидов сократительного комплекса и ретикулума мышц в процессе воздействия силовых нагрузок являются половые и ростовые гормоны, концентра­ция которых генетически контролируется в связи с изменениями гормональ­ного статуса развивающегося организма. Реактивность генетического аппара­та непосредственно связана с восприимчивостью нейрогормональных систем, осуществляющих срочную мобилизацию организма и обеспечение концентрированных во времени мышечных усилий при силовой тренировке.

В онтогенезе по мере созревания организма такая реактивность закономерно изменяется, поскольку генетический контроль периодически уменьшает или увеличивает свое воздействие на стимулируемый прирост силовых качеств. Чем выше индекс наследуемости, тем больше удельный вес генетических факторов в развитии морфофункциональных признаков и приросте силовых качеств по сравнению с влиянием реактивности организма на силовые нагрузки. Другими словами, от индивидуального генотипа будут зависеть темпы и амплитуда прироста показателей статической и динамической силы. На разных этапах возрастного развития их изменчивость может либо увеличиваться, либо уменьшаться.

Индексы наследуемости у взрослых характеризуют вклад генотипа в достижение предельного уровня силы. Например, достижение индивидуаль­ного предела взрывной силы в вертикальном прыжке примерно на 80% зави­сит от наследственной предрасположенности и, соответственно, примерно на 20% - от тренировки этого качества. Таким образом, изменчивость или при­рост взрывной силы у индивидуумов с низким генетическим потенциалом силы не могут быть компенсированы никакой усиленной тренировкой. У де­тей школьного возраста эффект развития взрывной силы примерно на 60-70% обусловлен высокой восприимчивостью организма к стимулам силовой тренировки, тогда как вклад генотипа составляет 40-30%, как свидетельствуют показатели наследуемости силы (табл. 2).

Таблица 2

Показатели генетической детерминации мышечной силы (по данным близнецовых и семейных исследований)

Характеристики	Контингент	Индексы наследуемо-сти,* (Н, h2), %
Статическая сила мышц кисти Статическая сила мышц рук	Родители - дети 7-17 лет Близнецы - дети 10-17 лет	10-30
Динамическая сила мышц-сгибателей (подтя­гивание в висе)	Родители - дети 7-10 лет 11-17 лет Взрослые (м, ж) близне­цы	62-37
Статическая сила мышц плеча	Близнецы -дети 7-8 лет 9-10 лет 11-12лет 13-14 лет 15-16 лет
Динамическая сила мышц-разгибателей (отжимания)	Близнецы -дети 10 лет
Взрывная сила разгиба­телей (в бросках)	Родители – дети 7-10 лет 11-17 лет Близнецы – взрослые (м, ж)	65-68
Взрывная сила разгиба­телей в вертикальном прыжке	Родители – дети 7-10 лет 11-17 лет Близнецы – взрослые (м, ж)	83-67
Взрывная сила в гори­зонтальном прыжке	Дети 10 лет 12-17 лет

*Н – коэффициент (индекс) наследуемости в парах близнецов,

h² – индекс наследуемости в семейных парах родители-дети.

 

Другие примеры характеризуют различия в генетическом контроле развития статической и динамической силы в связи с возрастно-половыми особенностями организма. Для большинства тестов характерны низкие показатели наследуемости, что говорит о ведущей роли факторов внешней среды, в том числе правильного питания и рациональной силовой тренировки в реа­лизации природного потенциала мышечной силы у юных спортсменов.

Мера наследственной обусловленности прироста различных видов силы и формирования топографии мышечной силы, характерной для разных спортивных специализаций, - неодинакова, поэтому разные виды силы отли­чаются своей адаптивной изменчивостью. Более изменчивыми (более тренируемыми) являются статическая и динамическая силы мышц-сгибателей.

Отмечаются половые различия во взаимоотношении факторов генетической и негенетической природы в развитии силовых качеств. Например, женщины обладают более низкой наследственной обусловленностью взрыв­ной силы, и, следовательно, в процессе тренировки они могут достигать от­носительно большего прироста показателей этого качества по сравнению с мужчинами, у которых сила - высоконаследуемая особенность конституции и врожденная функциональная способность нервно-мышечного аппарата.

Тренируемость мышечной силы спортсмена находится в существен­ной зависимости от индивидуальных параметров гормонального статуса и динамики андрогеногенеза, подверженных хроногенетическому контролю. Продукция андрогенов периодически меняется и особенно возрастает у подростков в период полового созревания, когда ускоряются темпы роста тела и накопления мышечной массы, и в течение периода первой зрелости, особенно между 25-30 годами, когда завершаются ростовые процессы и соматическое возмужание (достижение естественного для данного генотипа объема мышечной массы в составе тела). На этом этапе онтогенеза отмечен наибольший прирост индивидуальных показателей силы и силовые нагрузки оказывают выраженный анаболический эффект на фоне высокой активности гипоталамо-гипофизарно-гонадальной системы и повышенной концентрации в крови соматотропина и гормонов коры надпочечников.

У женщин продукция андрогенов существенно ниже, чем у мужчин, однако мембранные рецепторы андрогенов в мышечных клетках отличаются более высокой чувствительностью, что обуславливает высокую анаболическую реактивность мышечного аппарата и более выраженный относительный прирост силы по сравнению с мужчинами за одно и то же время тренировки.

В целом успех силовой тренировки может быть обеспечен как наследственно обусловленными предпосылками, включая соматотип и сопутствующий гормональный статус, обеспечивающий пластический обмен и раз­витие адаптивной мышечной гипертрофии, так и факторами негенетической природы - адекватным питанием, сбалансированным по растительным и животным белкам, создающим легкоусваиваемый резерв аминокислот, физиоло­гически обоснованным режимом силовой тренировки и сопутствующим ком­плексом восстановительных средств.