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  • 什麼是「運動基因」?
1
什麼是「運動基因」?
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用進廢退論的演化模式──肌力訓練的重要性
3
無氧運動(Anaerobic exercise)
運動星球
運動星球

什麼是「運動基因」?

2017-02-24
知識庫 運動生理 觀念

與運動能力相關表現的都統稱為「運動基因」,一般來說,速度和耐力就是運動基因最直白的解說。對於人體個體的差異的基因言研究多年來,宛如雨後春筍般不斷冒出,如今已知會決定運動能力的相關基因目前有100種以上,其中被認為最具有影響力的叫做「ACTN3」的基因。

「運動基因」速度和耐力的組成

在澳洲體育研究院發表一項ACTN3基因型的調查,發現ACTN3能破解決定新陳代謝的蛋白質,在人體的肌肉纖維迅速拉扯之下,會產生高速行動的力量,讓個人基因與人體肌肉的爆發力有著密切的關係,他們調查了737名運動員,發現其中高水平的耐力項目運動員,像是長跑項目的運動員,擁有ACTN3基因的比例為50%左右,而參加奧運會並取得頂級運動成績的爆發力項目,像是短跑、舉重等項目的運動員,ACTN3基因的攜帶比例高達95%,特別是爆發力項目中的女運動員,她們基因攜帶的比例高達100%。

也有數據顯示,除了運動員帶有這種基因,這種基因也存在於85%的非洲人以及50%的歐洲人和亞洲人體內。

研究顯示,ACTN3被認為是與短跑等爆發力運動相關的基因,也是目前科學家研究得最早、也較為透徹的運動基因,而ACTN3分為正常製造蛋白質的R形與完全不製造蛋白質的變異性X型,一般來說,含有這種R型基因,可能可以讓人體生成一種存在於快肌纖維中的蛋白質,為人體提供充足的爆發力,而X型變異則會抑制這種蛋白質的生成,也因為如此,ACTN3基因也因此得名「速度基因」。  

一提到奧運賽場上選手們的運動基因,就不能不聯想到撐竿跳女皇伊辛巴耶娃(Yelena Isinbayeva)、泳壇飛魚菲爾普斯(Michael Phelps)、飛人喬丹(Micheal Jordan)以及足球金童貝克漢(David Beckham)這些非凡的運動天才,如果說僅憑後天的努力能達到他們所能達到的高度,那簡直很少有人相信,因為先天上的運動基因也佔非常大的優勢。

伊辛巴耶娃是歷史上最偉大的女子撐竿跳運動員,她擁有五項重要賽事冠軍頭銜,像是有奧運會、室內世錦賽、室外世錦賽、室內歐錦賽和室外歐錦賽等,伊辛巴耶娃5歲就進入體操學校,她在體操領域顯得很有天賦,身體的柔軟度和協調性特別的好,比同年齡層也在學習的學生還要好,伊娃爆發力、身體力量、柔韌性、舒展性、協調性等多方面的特長決定她在撐竿跳這塊領域所向無敵。

菲爾普斯被稱為泳壇飛魚,除了天身擁有過人的長臂以及過人的身高,他還集結了許多泳壇天才的運動基因。在籃球界和足球界的飛人喬丹和足球金童貝克漢更是不必贅述,他們除了天賦超常,他們更有在各自領域常人不能想像的先天條件,比如說肌肉的活躍程度。

撐竿跳女皇Yelena Isinbayeva ©bellyinc.com

遺傳基因確實在運動能力中起著關鍵性的決定作用,在研究角度看來,能走上奧運會賽場的世界頂級運動員,身上確實帶有上天賦予的特殊基因,我們將這個稱之為「金牌基因」,運動能力70%靠遺傳基因,如果確實缺乏「金牌基因」,不妨只好把運動作為休閒來好好享受。

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鄭匡寓
鄭匡寓

用進廢退論的演化模式──肌力訓練的重要性

2016-10-24
鄭匡寓知識專欄運動生理運動部落

從開始跑步、運動至今,常常有人問:「爬山跟跑步不是會傷膝蓋嗎?」這是很簡單的科普問題,卻也是常態以來最大的迷思。

當考古學家接連找出原始人如智人、南方古猿,或我們稱為直立人的骨骼時,演化生物學家與科學家都樂透了!他們解出了最好也最關鍵的問題──為什麼人類可以站起身來?

從蹲踞式行動的猿人、原始人進入到依靠雙手狩獵採集的直立人,歷經了非常漫長的過程。起初,這些猿人是為了更方便使用上肢而有偶然式的站立動作,例如取石作大動作投擲、爬樹前抓穩樹枝、舉起雙手恐嚇外族等等 (或許可以把小狗跳起身使用上肢向主人乞討食物當成一個例子)。

開始使用上肢只是一個契機,然而經過取物、拖帶物、甚至是攀高的動作後,直立的動作就從短時間行為漸漸地延伸,最後早期人類使用雙手作為『取拿搬扛』等動作,而不再成為行動四肢,當人類開始直立之後,自體負重就成為演化關建。人直立的關鍵不是為了負重,而是為了使用上肢。終其一生,人類就算是痀僂著背,雙手仍是常保靈活。

常用的會進化,不用的就會弱化或失去功能。譬如我們的尾椎與盲腸就是最好的證據。

我想再高一點,但無法一直長高

人類的骨骼成長,女性約莫是十八到二十歲,男性約莫是二十到二十五歲就會結束,這也是為什麼大人都會說:「男生當兵還會長高。」但事實上,這取決於基因、營養跟載重問題等等複雜因素。

骨骼完整成長之後不久,骨架就會每年流失骨質直到死亡。但還好的是,骨骼本身有自我修復的功能。當骨骼經過外力刺激而有輕微的變形,骨骼會自我進行修復,並填充新鮮的骨質。而過度的外力刺激就是我們所說的疲勞性骨折等等。

©kalytera.co

美國運動醫學會調查,從小培育的網球選手,從十多歲開始培育之後到成年,他的運動慣用手的骨質比另一隻手高出百分之四十。亦有生物學家作過研究,紅毛猩猩在完全沒有樹枝、攀爬地形的環境成長,骨質疏鬆狀況會加速惡化,但把一些假山造景攀爬樹枝還給他們之後,這些紅毛猩猩人猿的骨質問題有大幅度的改善。

©Timothy Allen/BBC 2010

所有動物都無法在骨骼完成生長後,還盼望能繼續長高。但骨質透過刺激卻能一直更新,骨質無法完成更新與修復的原因,一個是過度的刺激導致毀損斷裂,一個是你完全不運動。

正如我們常說的『沒有買賣就沒有傷害』,同理可證『沒有刺激就沒有修復』。甚麼是輕微而又不過度的刺激,簡單地說,就是運動。為什麼太空人在不進行任務操作時要多行重量訓練?因為無重力狀態在他們值勤回到地球後,骨質疏鬆的問題已經到達危險的等級。

有外力刺激,就有來自內在的修復能力。有來自病毒的感冒,就有來自身體自癒的巨噬細胞與殺手T細胞。

骨質疏鬆是演化問題,不是老年疾病?

人們的骨骼完成生長後,除非持續保持輕微的外力刺激(運動)並搭配食用含豐富鈣質的食物,否則隨著年紀漸長就會出現骨質疏鬆的問題。女性比男性更甚。

骨骼細胞有兩種主要細胞:成骨細胞與噬骨細胞。噬骨細胞的主要功能是『分解老舊骨骼』,成骨細胞的重點就是創造新骨骼。簡單地說就是為了打造堅固的高牆,身體必須先將老舊牆面打掉再行重建。但隨著年紀漸長,人們不再進行運動、飲食上出現問題,噬骨細胞會持續增生、並繼續執行它『分解老舊骨骼』的工作,但也因為沒有外力刺激了,成骨細胞就不會再增生。最後噬骨細胞過多,而無法及時修復,一當過了安全指數就出現骨質疏鬆的情況,因為跌倒而骨骼斷裂、或產生我們所說的老年駝背問題 (簡稱叫老鬥縮)。

科學家不只一次指出,原始人、智人與直立人,在他們的殘骸骨骼上找不到骨質疏鬆的毛病,許多骨骼雖然經過風吹蝕化的問題,但仍保持著強健的骨質。這代表著兩件事,許多原始人還沒老到足以產生骨質疏鬆的問題就死亡;第二,即使是老死的原始人,依舊保持著良好的運動習慣。前者的說詞很快就被後者的證據推翻掉,而其實我們都知道,原始人還不知道甚麼叫作重量訓練、肌力訓練。

©1zoom.net

他們只知道搬移、投擲、長距離健行與推動拖拉使力,即使是臨老或不堪狩獵的老者、婦女、幼童等,即便是攀爬或是過活都比每天坐在電腦桌前更有活動力。

肌力訓練或重量訓練的第一好處:變得更健康

百分之一百二十的人聽到重量訓練跟肌力訓練的第一個念頭,會變成六塊肌、粗手臂、阿諾、健美先生、金剛芭比或者是變成浩克?

年輕時的阿諾·史瓦辛格 ©geek.com

通常要達到以上想像的等級,需要的是循序漸進的長時間鍛鍊、強調成為壯漢的飲食方法、以及基因、還有伽瑪射線。

維持健康的最佳方法之一就是,簡單二十到三十分鐘的運動,輕微的肌力訓練或是重量訓練。這是不求功能性、純粹只追求健康的最低底線,包含跑步與登山、舉啞鈴或是單槓等等都是肌力上的訓練。你需要的是維持運動習慣、而不是偶然興起、或完全不運動。

人類從站立以來就開始進行負重、支撐軀幹的運動,但因為過長時間的坐臥與沒有外力刺激(運動),致使我們逐漸失去支撐軀幹、身體的能耐。但這些失去的能耐,透過運動與肌力訓練得以有效的恢復與提升。人體的奧秘之一快速適應,短則幾週,長則幾個月,人體就能恢復適合進行運動或是維持健康的體能。

©nof.org

人的肌肉與骨骼都是用進廢退論的演化,透過外力刺激,肌肉骨骼會更強健,並能負擔更大的重量。但如果你的重點只是維持健康,那麼就不是加重,而是常態維持外力刺激,也就是我們所說的養成運動習慣。

爬山跟跑步會傷膝蓋嗎?如果運動方式或是技巧錯誤會有可能。但如果你維持著健康的運動習慣,膝蓋也許比你的牙齒還要硬朗。

順道一提,阿諾·史瓦辛格從15歲開始他的健身生涯,你看得出來他已經要70歲了嗎(1947年生)?只要開始運動,幾歲都不嫌晚。

©Arnold Schwarzenegger

[編者註] 用進廢退說 (use and disuse)

拉馬克主義(英語:Lamarckism)也稱做拉馬克學說,或是拉馬克式演化。這個理論是由法國生物學家拉馬克於1809年發表的《動物哲學》(Philosophie zoologique,亦譯作《動物學哲學》)首先提出,其理論的基礎是「獲得性遺傳」(Inheritance of acquired traits)和「用進廢退說」(use and disuse),拉馬克認為這既是生物產生變異的原因,又是適應環境的過程。

用進廢退說:拉馬克認為,生物經常使用的器官會逐漸發達,如鐵匠的手臂較粗,而不使用的器官會逐漸退化。(維基百科)

關於鄭匡寓因為減肥而開始運動,從此就戀上跑步。
透過呼吸、心跳與疲勞的雙腿體驗真實存在的美好。
多年研究運動科學及跑步技術,每天都在追求更進步的自己。
同時是個患有癲癇的運動員,所以深深期望推廣健康運動給每一個人。

/ 關於鄭匡寓 /
鄭匡寓

因為減肥而開始運動,從此就戀上跑步。透過呼吸、心跳與疲勞的雙腿體驗真實存在的美好。多年研究運動科學及跑步技術,每天都在追求更進步的自己。同時是個患有癲癇的運動員,所以深深期望推廣健康運動給每一個人。

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無氧運動(Anaerobic exercise)

2016-05-12
重量訓練無氧運動觀念運動生理話題

近年來開始提倡藉由無氧運動來打造易瘦的身材,但是所有的無氧運動都能達到這樣的效果嗎?

所謂打造易瘦身材,其實是藉由肌力訓練提高身體的肌肉量,增加身體代謝率,利用運動讓肌肉增加脂肪消耗,達到容易瘦身,且不容易復胖的體質。
 

©Shutterstock

無氧運動的要素:短時間與高強度

「肌力訓練」只是「無氧運動」中的其中一項,舉凡在運動中是呈現「短時間」與「高強度」的狀態時都算是無氧運動的一種。

無氧運動的能量來源,主要來自於儲存在肌肉中的「肝醣」,當身體運動處於在「短時間」、「高強度」並與「爆發力」做配合的運動時,身體已經無法從「有氧系統」去得足夠的能量來做供應,所以會利用肌肉裡面的「肝糖」來當作燃料使用。

而所謂的「短時間」與「高強度」是指,在整個運動這個動作的持續時間並不會很長,持續時間最長不會超過一分鐘,並且在這很短時間內,讓自己的心跳率快速提昇。

所以無氧運動並不是特定代表一項運動,而是在許多運動中都有「無氧運動」的配合,無論是「跳躍」、「衝刺」與需要「瞬間爆發力」的動作,都是無氧運動中的一種。

另外無氧運動對於增進自身的「體能」、「耐力」、「速度」與「爆發力」都是很有效果的,所以在一般的運動中,可以適度增加無氧運動的比例,提高自己的身體素質。

所以在「無氧運動」中並不是只有「重量訓練」才算是無氧運動,只要運動動作上符合「短時間」、「高強度」與「爆發力」參與的都是其中一員,當有人再說可以藉由無氧運動來打造易瘦的體質,是比較不正確的,應該是說藉由「無氧運動」中的「肌力訓練」來打造易瘦的體質,而非整體的「無氧運動」會比較正確。

©Shutterstock

參考資料
1.《運動健身知識家》,旗標出版公司出版 (2015)
2.《運動生理學》,新文京出版公司 (2014)
3.《肌力訓練解剖學》,合記圖書出版公司 (2015)
4.《肌力訓練圖解聖經》,旗標出版公司出版 (2015)
5. 商業週刊-想減肥,該做有氧還是無氧運動?

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