我们已经达到人类身体的极限了么？ 

破纪录的速度已经放缓，但是科学仍能使我们更高更快更强。  
身高近两米(6.5英尺)的牙买加人——尤赛恩.博尔特（Usain Bolt）拥有六块金牌与羚羊般有力的步幅。这位世界上跑得最快的人在8月里约举办的夏季奥运会中，将挑战自己所创下的100米短跑（100-meter dash）9.58秒的世界纪录。
如果他成功的话，一些科学家认为这个记录将无人能破。
尽管大量的训练方法与技巧不断使运动员提高成绩；力量、速度等身体指标在人们开始记录后也在稳步提高，但是体育纪录被打破速度放缓的趋势让研究人员推测可能我们快要达到人类的生理极限了——运动成绩快要碰到生理上的壁垒了。
运动成绩当然会有极限，这是常识：除非物理学定律被推翻,人类就不可能跑得比音速更快。并且从生理学方面来说，只有少量能够进入到肌细胞（muscle cell）的钙并使其收缩，我们的红细胞（red blood cell ）能够携带的氧气也是有限的。
在这个领域，运动狂人同时也是斯坦福大学（Stanford University）生物教授的Mark Denny 在2008年发表了一项研究，试图探明动物奔跑是否有确定的极限速度。为了实现这个目标，他分析了三项有很长记录历史的体育比赛运动：美国的田径（track and field）与赛马（horse racing），以及英国的赛狗（greyhound racing）。
通过测绘20世纪初冠军所用的时间并排除了人口增长的影响，Denny得以总结出某个物种跑完某段距离的时间确实存在一个可以预言的极限。事实上，他的数据表明马，狗，以及一些人类的田径比赛已经达到了这个极限。“我们现在绝对处于稳定时期。”Denny说，“看看马的比赛记录吧，我觉得这与发生在人类身上的事情是一样的。（赛马比赛的）三连冠时间自从1970年开始就没有真正的提高过了，哪怕投入了数百万美元去繁殖更快的马，成绩仍然没有提高。”
正如Denny解释的，仍然可以繁育出在某一方面更优秀的马匹，但是随之而来的是无法避免的生理缺陷。“你可以繁育出比以往跑得更快的或是肌肉更强壮的马，但是它的腿会断。真的好像我们已经用尽了能够培育良种马匹的基因。”下一个可能就是我们了。从基因角度来看，比赛的马匹基因基本是相同的，因为所有的纯种马都是17，18世纪传入英国的3匹种马（以及稍微多一点的母马）的后代。但是Denny指出，好多女性田径比赛的速度已经变低了，很多记录自从1980年（在那时很多运动员有服用兴奋剂嫌疑）之后就没有被打破。Denny指出马拉松选手Paula Radcliffe在2003年所创下的世界纪录2：15：25（据说没有使用兴奋剂）就基本接近他所预计的女性马拉松的最高速度。男性马拉松运动员可能还有进步空间。Denny的模型预测现在2：02：57这个世界纪录可能会被缩短三分钟左右，这与被大力宣传的男性马拉松跑进两小时内的目标相符。
博尔特希望能够打破研究人员预测的100米短跑时间9.48秒。不幸的是，根据Denny所说，这位正在老去的短跑选手可能做不到。在2009年北京奥林匹克半决赛中，他与周围人拉开了非常大的距离，但在冲向终点线之前放慢了速度。”我认为如果他一直保持着他最快的速度，那么现在他就已经创造出一个永远的不可打破的世界纪录了。”Denny推测。
博尔特如果听到了Peter Weyand 的观点应该会很欣慰。Weyand是南方卫理公会大学（Southern Methodist University）生理学教授，同时也是生物表现首席专家之一。他认为我们人类还没有达到运动极限。Weyand以耐力（endurance）为例进行了解释，有两种方法可以提高耐力：或者从心脏中泵出更多血液或者增大血液本身的氧浓度（oxygen concentration），和违规增血（blood doping）一样。“我认为我们还没有达到极限，”他解释道，“我相信人类会找到方法增强血液在身体中的运输效率，从而提高人们的比赛表现。唯一的问题是这些方法是否会被认定为是合法的。”
提高运动员表现的答案或许存在于我们的线粒体（mitochondria）中，这种所谓的细胞“发电站”利用氧气进行克雷布斯循环（Krebs cycle）产生能量。对于一个普通的人来说，有氧适能（aerobic fitness）线粒体占每个细胞体积的2%，对于一个经过良好训练的运动员来说是4%。在运动机能亢进的蜂鸟（hummingbird）细胞中，这个比重达到了40%左右，这给了我们希望，也许人类细胞可以适应更多的线粒体，进而增强运动能力。“当然确实存在一个极限，那就是当你无论如何都不能再向细胞中增加线粒体的时候，但是我认为对于人类来说还没有达到这个极限。”Weyand说道。“体育已经变得如此全球化，商业化以及专业化了，所以只要有利可图，有名可赚，我们就会根据体育科学与设备继续努力。”
Weyand承认任何未来的生物学上的手段都会带来道德与哲学上的争论，也正是这些导致兴奋劲/剂被禁用。“合法与非法的边界会变得越来越难以判定。”他推测。“现在我们说，‘训练与合理饮食都是正当合理的，’但是补充剂（supplement）怎么样呢？”除此之外，监管部门可能永远不能跟的上新生物或化学药物的脚步，这可能会导致记录缓慢前进，Weyand说道。“反兴奋剂组织首先需要探明现在运动员现在用了哪些新物质，然后他们必须做化验检测它们。这种鉴定以及被禁物品名单总是滞后于被人们正在尝试的药物，”他说。
违规增血可能不会被禁止但是在未来，破纪录或多或少可能会受到人类基因组（human genome）的影响。基因编辑技术比如CRISPR–Cas9现在允许特定的基因被增加，移除，或引入--允许修改基因可能带来很多运动上的好处，同时，正如Weyand所警告的，这个手段无法被检测出来。“我确实认为我们会看到很多人会为了体育比赛利用CRISPR来引入特定的基因，”David Epstein说道，他是2013年《体育基因：卓越运动表现后的科学》（The Sports Gene: Inside the Science of Extraordinary Athletic Performance）这本书的作者。他说“我认为人们仍未这么做的原因在于许多传统兴奋剂还可以服用并且有效，他们还没有必要走到这一步。”
Epstein的书里探索了人类表现的极限，他指出目前人们暂未对CRISPR技术加以重视，因为基因编码的复杂性以及目前我们不了解大部分基因的作用。然而正如他在书中强调的，确实存在一些特定的基因变体（gene variants）能够增强运动表现的例子。
芬兰滑雪传奇，获得七次奥运会奖牌的Eero Antero M?ntyranta就是这样的一个例子。他包揽了1960年几乎所有的奖牌，大家都猜测他存在违规增血的情况。然而多年后，M?ntyranta以及他家人的基因报告证明他携带了一种能极大增多红细胞数量以及血红蛋白（hemoglobin）（在血液中携带氧气的分子）级别的基因。Epstein也提到了那个所谓的“超级婴儿”——1999年在柏林出生的一个令人震惊的肌肉发达的男孩。这个已成为青少年的男孩因为基因突变阻碍了肌生成抑制蛋白（myostatin）（一种限制肌肉过度增长的蛋白质）的生成。
除开那些天生的幸运儿，当运动员们的表现进入平稳期之后，公众对体育竞技的关注点会是什么？破纪录是因为有伦理上可疑的基因干预帮助获得的，并且破纪录的速度越来越慢，当没有更多记录诞生的时候，人们还会继续观看体育比赛么？
Denny并不关心这些。“当我发表论文之后，我所得到的反馈是这论文会毁了奥运会。”他回忆说。“这就好像在说1962年巴西足球队是有史以来最棒的所以没有人会观看之后的世界杯一样。但是如果博尔特能够在100米中跑进9.47秒打破我的预测，那我向他表示崇敬。‘也许这个人会做的更好吧？’这种期望总是会存在的。”
Denny与Epstein都认为对于那些更复杂的体育运动更是如此，任何一种变量都会影响到成功与否，并且“最好”本身也很难去定义。许多因素都决定了一只队伍能否或得篮球冠军或超级碗。并且体育联盟，也一直不断改变规则来吸引大众注意力，为运动能力创造新的标准。“篮球直到1979年才有三分球线，”Denny说，史蒂芬库里（Stephen Curry）在一个赛季中三分球记录是402，和前人的记录286分相比有了惊人的飙升，他令规则改变了。
“NBA以及其他组织知道他们在做什么，”Denny开玩笑说。“至少未来数十年内，人们仍然会在酒吧喝着啤酒讨论着体育赛事。”

翻译：柯奎宇
审稿：林然

原文链接：http://www.scientificamerican.co ... -of-the-human-body/