Lidé jsou díky kombinaci různých fyzických, fyziologických a genetických adaptací nejlépe přizpůsobenými živočichy pro běh na dlouhé vzdálenosti. Ne každý z nás však může běhat nepřetržité maratony. Proč?
Nedávná studie vědců z Institutu Maxe Plancka pro evoluční antropologii publikovaná v časopise NatureCommunications analyzovala více než 2 700 jedinců a odhalila, že nositelé neandertálské genetické varianty mají o polovinu menší šanci stát se elitními sportovci než ti, kteří ji nemají.
Klíč k prolomení záhady leží v rukou neandrtálců
Neandrtálská varianta genu AMPD1 snižuje aktivitu enzymu o 25 % v laboratorně vyráběných proteinech a až o 80 % ve svalech geneticky modifikovaných myší. Toto snížení aktivity enzymů ovlivňuje schopnost organismu účinně vytvářet energii během intenzivního cvičení.
Tato varianta byla nalezena až u 8 % současných Evropanů, 3 % původních obyvatel Ameriky a 2 % obyvatel Jižní Asie, zatímco u Afričanů, Východoasijců a Afroameričanů se nevyskytovala. To naznačuje, že genetická příměs s neandertálci byla u některých populací významnější.
„Překvapivě se u většiny lidí, kteří jsou nositeli této varianty, nevyskytují žádné významné zdravotní problémy. Zdá se však, že enzym hraje důležitou roli při sportovních výkonech,“ vysvětluje ve svém prohlášení Dominik Macak, vedoucí studie. Při nesení poškozeného enzymu AMPD1 se pravděpodobnost dosažení sportovního výkonu snižuje na polovinu.
Co genetičtí vědci zjistili
Výsledky byly získány analýzou více než 1 000 elitních sportovců z různých sportů a téměř 3 000 „normálních“ jedinců. Ze srovnání vyplynulo, že u osob s nefunkčním enzymem MMPD1 je menší pravděpodobnost dosažení nejvyšší úrovně sportovního výkonu.
Souhrnně lze říci, že ačkoli se zdá, že aktivita M1PPA1 má v současné západní společnosti jen mírný význam, je důležitá v extrémních fyzických podmínkách, jaké zažívají například sportovci. Macakův tým zdůrazňuje, že pro pochopení jejich biologických účinků je důležité studovat genetické varianty ve fyziologických a evolučních souvislostech.
„Je možné, že kulturní a technologický pokrok u moderních lidí i neandrtálců snížil potřebu extrémního svalového výkonu,“ dodává spoluautor Hugo Zeberg.
Klíčové je, že během cvičení získávají buňky energii odbouráváním molekuly zvané adenosintrifosfát (ATP), která je často popisována jako „baterie“ našeho těla. Jedním ze způsobů, jak naše tělo vytváří ATP, zejména během intenzivního cvičení, je přeměna dvou molekul adenosindifosfátu (ADP) na jednu molekulu ATP a jednu molekulu adenosinmonofosfátu (AMP).
ATP vzniklý touto reakcí se používá k pohonu energetických procesů v našich buňkách, zatímco vedlejší produkt AMP je odstraňován enzymem zvaným AMPD1. Autoři zjistili, že tento enzym je změněn u osob s neandertálskou variantou genu.
S ohledem na to analyzovali výskyt tohoto genu mezi elitními sportovci a nesportovci. Zjistili, že tuto variantu genu nese 4 až 14 % sportovců, zatímco u nesportovců je to 9 až 19 %. Z těchto údajů vyplývá, že nositelství pouze jedné kopie neandertálského genu (ze dvou kopií zděděných po rodičích) vedlo k 50% snížení pravděpodobnosti dosažení statusu elitního sportovce.
Ne každému je dáno stát se profesionálním atletem
Nositelé neandertálského genu mohou mít problémy s extrémnějšími výkony, protože změněný enzym umožňuje hromadění AMP ve svalech, což jim ztěžuje produkci ATP v takové míře, jakou buňky potřebují. Přítomnost varianty neandertálského genu však pravděpodobně neovlivní každodenní činnosti většiny lidí, kteří energii získávají jinými způsoby. Pouze při vytrvalostních sportech nebo cvičeních vyžadujících svalovou sílu by byli nositelé mírně znevýhodněni, uvedli vědci.
Zajímavou otázkou je, zda tato varianta mohla ovlivnit lovecké schopnosti neandertálců a být alespoň částečně zodpovědná za jejich vyhynutí.
„Je velmi nepravděpodobné, že by tato jediná genetická varianta ovlivnila vymření neandertálců,“ uzavírá Macak. Našli jsme ji jak u raných, tak u pozdních neandertálců, což naznačuje, že byla stabilně přítomna po tisíce let.“
Navíc někteří dnešní moderní lidé jsou nositeli mutací, které zcela mění protein AMPD1, často bez toho, aby způsobovaly závažné zdravotní problémy. Ačkoli tedy gen ovlivňuje svalový metabolismus, pravděpodobně nebyl rozhodujícím faktorem jejich schopnosti přežít.
Tento objev nám nejen pomáhá lépe pochopit naše fyzická omezení, ale také otevírá dveře k dalšímu výzkumu toho, jak mohou genetické odchylky zděděné po našich neandertálských předcích ovlivňovat další aspekty naší biologie a zdraví.