基因測試能造就下一代冠軍賽馬嗎

方陵生

從2013年6月開始，一匹名為“皮革貿(mào)易”（Trading Leather）的賽馬開始在愛爾蘭德比的賽馬場上大出風(fēng)頭。

稍有常識的賽馬育種者和馴馬師都從它的體型、四肢長度和骨骼結(jié)構(gòu)，以及奔跑的步伐情況，判斷出這是一匹相當優(yōu)秀的賽馬。不過，培養(yǎng)這匹賽馬的傳奇教練——年過七旬的吉姆·博爾格，卻堅信他的這匹小雄馬只適合中等距離的賽跑，因為博爾格帶“皮革貿(mào)易”接受了“速度基因”測試。這種測試就像是人類孕婦接受胚胎測試，以確定未來寶寶的性別一樣。

如今，遺傳學(xué)測試已悄然進入純種賽馬的世界，博爾格也借此確認了“皮革貿(mào)易”適合參加的賽跑距離，以及參加比賽的最佳年齡。

進入純種賽馬世界的遺傳學(xué)研究

在變幻無常的賽馬場上屢獲成功的博爾格，將遺傳學(xué)測試稱為“人工育種300年來最重大的事情”。其中，“速度基因”是博爾格每年做出決策的關(guān)鍵依據(jù)，借此來判斷讓哪些純種馬進行交配，以及從什么時候開始訓(xùn)練有發(fā)展前途的馬匹等。他相信只有結(jié)合了父母優(yōu)秀基因的馬匹，才最有希望成為新的賽馬冠軍。他對“速度基因”背后的科學(xué)篤信不疑，并專門開辦了一個為育種者和馴馬師出售“速度基因”測試服務(wù)的公司。

事實上，基因檢測一直是體育產(chǎn)業(yè)及其相關(guān)從業(yè)者的一個夢想。自2000年人類基因圖譜繪制完成后，體育運動科學(xué)家就已經(jīng)開始競相研究有助于體育發(fā)展的優(yōu)勢基因，如令肌肉纖維產(chǎn)生爆發(fā)力的單個基因等。每當宣布某個“體育基因”得到確認時，都會引起社會關(guān)于科學(xué)技術(shù)與人類文化孰優(yōu)孰劣、先天基因條件與后天能力培養(yǎng)孰輕孰重的激烈爭論。

基因真的能影響或決定體育運動的成績嗎？基因的作用與后天的培養(yǎng)訓(xùn)練哪個才是決定性因素？

將科研技術(shù)引入純種馬市場，這對于賽馬行業(yè)和遺傳基因?qū)W本身來說，都是一個重大突破。似乎某種單個基因的微妙變化，都會對運動表現(xiàn)產(chǎn)生影響。而關(guān)乎賽馬“速度基因”測試的故事，則要從埃米琳·希爾——一個來自愛爾蘭著名賽馬培育家族的年輕科學(xué)家說起。

“創(chuàng)造”肌肉的基因

在愛爾蘭一個馬場里長大的希爾，于2004年獲得了來自愛爾蘭科學(xué)基金會的資助，開始研究賽馬遺傳學(xué)，并從愛爾蘭的一些純種馬馬場里收集DNA樣本。當年是遺傳學(xué)研究發(fā)展的一個絕佳時機，人類基因組測序已于2000年完成，幾年后，科學(xué)家又完成了馬的基因組測序。

馬體淺層肌

希爾明白，動物的一些特征受到多種基因相互作用的影響，因此想要找出一個能夠決定賽馬速度的遺傳因素并不簡單。不過，她也鎖定了尋找相關(guān)線索的方向——為“肌肉生長抑制素”蛋白質(zhì)編碼的單個基因。對于賽馬而言，肌肉力量越強，奔跑速度也就越快。

肌肉生長抑制素是一種激素，可以抑制和調(diào)節(jié)肌肉纖維的生長，賦予生物體進化上的優(yōu)勢。1997年，約翰·霍普金斯大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，小鼠體內(nèi)的“肌肉生長抑制素”蛋白質(zhì)越少，其肌肉組織就會越大，而完全缺少這種蛋白質(zhì)編碼基因的小鼠，其肌肉更是會增長到近乎恐怖的地步。后續(xù)實驗還顯示，這種機制也體現(xiàn)在其他許多物種中，包括“比利時藍牛”，這種牛因基因突變干擾了其體內(nèi)肌肉生長抑制素的產(chǎn)生，導(dǎo)致肌肉生長異常。

美國賓夕法尼亞大學(xué)的生理學(xué)教授李·斯威尼，通過基因工程操縱了老鼠體內(nèi)肌肉生長抑制素的水平，“創(chuàng)造”出了肌肉發(fā)達的“施瓦辛格老鼠”。雖然這種老鼠并沒有能力做出什么驚天動地的舉動，但它巨大無比的肌肉卻展示了蛋白質(zhì)編碼變化的強大效應(yīng)。

當然，如果僅是擁有碩大的肌肉，并不會對運動產(chǎn)生任何幫助，只有通過對肌肉生長抑制素的微妙調(diào)節(jié)，才能讓動物發(fā)揮出最大的能量。

“速度基因”現(xiàn)身

300年來，人類培育了一代又一代的純種馬，它們的速度都非常驚人。通過選擇育種的方式，賽馬育種師已經(jīng)創(chuàng)造出了許多以速度見長的優(yōu)秀品種。育種師在選擇育種馬匹時，十分注重它們的遺傳關(guān)聯(lián)，判斷標準包括候選馬匹的父母和兄弟姐妹的血統(tǒng)、身體特征和比賽成績等。

有關(guān)動物肌肉生長抑制素的研究給了希爾尋找“速度基因”的信心，“我們知道許多物種都會受到肌肉生長抑制素的影響，如羊、豬、魚和人類等，那么馬呢？”

希爾并不打算像傳統(tǒng)的育種師那樣判斷馬匹。她對148匹純種馬的DNA進行了分析，發(fā)現(xiàn)這些馬的肌肉生長抑制素基因的變異都非常突出，而且Cs、Gs、As和Ts的基因序列中的絕大多數(shù)都是相同的。更奇怪的是，這些馬匹都有三種特殊遺傳基因之一——CC、CT或TT。那這是否就是決定馬匹速度的基因呢？

希爾發(fā)現(xiàn)，擁有CC基因的賽馬擅長短跑比賽（1000-1600米），2歲是它們的最佳參賽年齡;擁有CT基因的賽馬最適合中程比賽（1400-2400米），如“交易皮革”，它們的最佳參賽年齡也是2歲;而擁有TT基因的賽馬則擅長于超過2000米的比賽，但它們的最佳參賽年齡是2年零7個月。由此可見，不同品種的冠軍馬匹不僅在身體特征上會有明顯的差異，其擁有的“速度基因”也不盡相同。

2010年，希爾發(fā)表了她關(guān)于馬的遺傳類型和所適合的比賽項目相關(guān)性的論文，這在賽馬界引發(fā)了軒然大波，遺傳學(xué)研究開始深刻影響傳統(tǒng)的賽馬運動。

決定肌肉纖維

不過，希爾的研究還遠未結(jié)束。雖然她發(fā)現(xiàn)了不同冠軍馬匹擁有的獨特基因，但這些被稱為“速度基因”的肌肉生長抑制素編碼基因，真的能讓馬匹跑得更快嗎？

盡管這種基因決定了動物的肌肉量，但還不是決定速度的唯一因素，體型的比例、骨骼的形狀、肌肉的大小都很重要。而一匹賽馬能否取得好成績的決定因素就更多了，包括馬的肌肉吸收氧氣的效率、骨骼的厚度和形態(tài)，以及心臟的大小等。

當然，很大程度上由基因決定的慢肌纖維與快肌纖維之比，還是可以作為預(yù)測動物沖刺力和耐力的一個重要指標，而“速度基因”的多少則會導(dǎo)致肌肉纖維類型發(fā)生改變。

美國明尼蘇達大學(xué)狗和馬遺傳學(xué)實驗室的詹姆斯·米克爾森介紹道：“獵豹腿部肌肉的快肌纖維相當多，而火雞腿部的慢肌纖維則分布廣泛，這決定了兩者的速度?！蹦壳?，賽馬肌肉纖維類型和其賽跑表現(xiàn)之間的相關(guān)性已得到證實。米克爾森發(fā)現(xiàn)，適合沖刺賽跑的CC基因型的馬，其快肌纖維比適合長距離賽跑的TT基因型的馬多出10%。

雖然目前研究人員還不能完全理解“速度基因”的工作機制，但它們顯然會對一匹馬的運動性能產(chǎn)生巨大影響。事實上，一些遺傳學(xué)家已經(jīng)驗證，只要輕微改變?nèi)祟愡\動員的肌肉生長抑制素基因，就可以提升他們的肌肉力量，提高比賽成績。

2009年，希爾加盟了博爾格創(chuàng)立的生物技術(shù)公司Equinome，并提供速度基因測試服務(wù)。在過去幾年里，希爾和她的同事還開發(fā)了另外一些測試項目來衡量預(yù)測一匹馬的潛力，其中包括基因變異、心臟功能和肌肉收縮率等，這些都是賽馬取得比賽勝利的關(guān)鍵因素。

讓科學(xué)幫忙

雖然“速度基因”測試已經(jīng)取得了階段性成功，不過在賽馬界，仍有很多專業(yè)人士并不認同“速度基因”測試。他們認為，“看看比賽記錄，再看看馬匹，同樣可以得出判斷結(jié)果，而且準確率也高達98%”，這就是來自傳統(tǒng)賽馬育種師的聲音。

澳大利亞一家純種馬培育基地的經(jīng)理人喬恩·福瑞爾說道：“我們可以通過備選馬匹祖輩的成績來鑒別‘短跑馬或‘長跑馬，何必要花費1000美元讓馬匹接受DNA測試呢？”

對于那些資深育種師而言，他們不需要基因測試的幫助也能發(fā)現(xiàn)優(yōu)秀馬種。他們甚至認為，冠軍賽馬擁有著一些微妙的、難以言說的品質(zhì)，比如一往無前的勇氣和永不言敗的韌勁，這些是遺傳學(xué)永遠無法解釋的。

希爾坦承，基因測試作為一種工具，永遠也不能代替業(yè)內(nèi)人士賴以生存的判斷能力和技術(shù)。但她也指出，基因檢測可為育種者和馴馬師提供一些不易察覺的數(shù)據(jù)，例如TT基因型馬出成績的高峰期年齡可能比CC基因型馬稍晚等，這是馴馬師不可能了解的重要信息。

雖然“速度基因”測試徹底改變了博爾格篩選優(yōu)秀賽馬的方式，但“速度基因”測試還有很長的路要走。想要知道哪匹馬將成為“未來賽馬場上的冠軍”，既需要經(jīng)驗豐富，也需要目光如炬，但即使是世界上最好的育種者和馴馬師，有時也不得不借助外力判斷種馬，而這個外力，就是科學(xué)！