Một đột biến gen đã cho phép tổ tiên chúng ta di chuyển lên phương Bắc có thể cũng mang lại cho một số người trong chúng ta lợi thế cạnh tranh trong thể thao.
Đối với Matilda Hay, một người bơi lội giải trí, không có sự lựa chọn nào giữa hồ bơi nước nóng và bơi ngoài trời nước lạnh. Dù bơi nước lạnh được ca ngợi vì những lợi ích sức khỏe, nó không dành cho tất cả mọi người.
Bằng chứng về một số lợi ích sức khỏe tâm thần của việc bơi nước lạnh cũng ít được truyền thông trích dẫn, phần lớn dựa trên nghiên cứu trường hợp của một phụ nữ 24 tuổi. Vậy tại sao nó lại phổ biến đến vậy? Và liệu có phải một số người giỏi chịu lạnh hơn những người khác?
Thời tiết làm giảm đi sự sắc bén trong mức độ thể hiện của chúng ta. Trong giá lạnh, cơ bắp của chúng ta chậm lại, mất nhiều thời gian hơn để căng cứng và làm giảm khả năng bộc phát hành động cũng như tổng lượng sức mạnh tạo ra (dù điều này có thể giảm thiểu bằng cách khởi động kỹ càng).
Nguyên nhân của sự sụt giảm thể hiện này trong thời tiết lạnh khá phức tạp, không chỉ vì khả năng chịu lạnh của chúng ta phụ thuộc vào di truyền, lượng mỡ dưới da và kích thước cơ thể. Một giả thuyết cho rằng khi cơ thể chúng ta nguội đi, tốc độ giải phóng năng lượng trong các tế bào cơ của chúng ta giảm xuống.
Tuy nhiên, tập thể dục trong giá lạnh cũng liên quan đến sức khỏe tim mạch tốt hơn, hệ miễn dịch mạnh hơn và chuyển đổi tế bào mỡ trắng thành mỡ nâu, góp phần giảm cân nhiều hơn. Vì vậy, nếu thực hiện an toàn, nó có thể mang lại những lợi ích sức khỏe đáng kể.
Một số người trong chúng ta có thể có lợi thế khi tập luyện trong thời tiết lạnh. Cứ năm người thì có một người thiếu protein sợi cơ α-actinin-3. Đột biến này hé lộ một chút về lịch sử tiến hóa của chúng ta và giải thích tại sao một số lực sĩ hiện đại thành công trong giá lạnh, trong khi những người khác vẫn đông cứng ở vạch xuất phát.
Đôi khi được gọi là “gen tốc độ”, α-actinin-3 mang lại cho các lực sĩ lợi thế cạnh tranh khi cần những cú bộc phát năng lượng mạnh mẽ và phục hồi cơ bắp, nhưng nó có thể ít hữu ích hơn trong các tình huống khác.
Tất cả các cơ xương của chúng ta đều được tạo thành từ sự kết hợp của hai loại sợi: sợi cơ co chậm và sợi cơ co nhanh.
Courtenay Dunn-Lewis, một nhà sinh lý học tại Đại học Pittsburgh, cho biết: “Các cơ có cả hai loại sợi, nhưng tỷ lệ phần trăm của mỗi loại có thể khác nhau giữa các cơ và giữa người này với người khác.”
Các sợi cơ co chậm chịu trách nhiệm cho các hành động hiếu khí, chậm hơn. Những sợi này giúp chúng ta đứng thẳng, giữ cho đầu không cúi về phía trước, hàm không trễ xuống, và chúng thúc đẩy chúng ta qua các hình thức tập thể dục nhẹ nhàng hơn như đi bộ và chạy bộ. Nếu bạn đã từng thử yoga hoặc thiền và được hướng dẫn thư giãn có ý thức tất cả các cơ trong cơ thể, bạn có thể quen thuộc với việc có bao nhiêu cơ đang hoạt động một cách vô thức. Đây không phải là “căng” cơ, mà là một chức năng bình thường của cơ thể gọi là trương lực cơ – cách các sợi cơ co chậm ngăn chúng ta không bị mềm nhũn.
Ngược lại, các sợi cơ co nhanh hô hấp kỵ khí, có thể co lại trong những đợt ngắn, nhưng dễ mỏi hơn. Những sợi này chỉ được задіювати khi chúng ta cần nâng vật gì đó, nhảy, chạy nước rút hoặc bất kỳ chuyển động bùng nổ nào khác có thể cần thiết trong tập luyện kỵ khí. Protein α-actinin-3 chỉ hiện diện trong các sợi cơ co nhanh này.
Dunn-Lewis nói: “Khoảng 80% sợi cơ của một lực sĩ ưu tú là sợi co nhanh, nếu họ là lực sĩ sức mạnh, hoặc sợi co chậm, nếu họ là lực sĩ sức bền. Hãy xem xét vóc dáng thon dài của một vận động viên chạy marathon, người có các sợi cơ chủ yếu là co chậm có thể nhỏ nhưng có khả năng chống mỏi và cung cấp năng lượng bền bỉ qua từng cây số. Người này cũng đốt cháy ít năng lượng hơn trong một đơn vị thời gian nhất định. So sánh với một cầu thủ bóng bầu dục Mỹ hoặc cầu thủ khúc côn cầu có các sợi cơ chủ yếu là co nhanh, lớn, di chuyển với sức mạnh và tốc độ, nhưng mỏi khá nhanh. Các lực sĩ có 80% một loại sợi đơn giản là sinh ra đã may mắn. Đối với những người còn lại, tỷ lệ phần trăm gần hơn với 50% co nhanh và 50% co chậm, và tỷ lệ đó được xác định khi sinh ra. Loại sợi được xác định hoàn toàn bởi hệ thần kinh, và vì lý do đó không thể thay đổi bằng cách tập luyện.”
Một cách để hình dung sự khác biệt giữa hai loại sợi này là nghĩ về thịt gà. Thịt đùi gà có màu sẫm vì nó dày đặc hơn các sợi cơ co chậm và myoglobin (một protein liên kết với oxy, cung cấp nó cho cơ bắp như một phần của hô hấp hiếu khí). Vì myoglobin giàu chất sắt (giống như máu), nó mang lại cho cơ bắp màu đỏ sẫm. Thực tế, khi bạn cắt một miếng bít tết, thứ màu đỏ chảy ra là myoglobin chứ không phải máu, máu có màu đỏ từ hemoglobin liên quan.
Thịt ức có màu sáng vì nó dày đặc hơn các sợi cơ co nhanh và do đó ít myoglobin hơn. Cơ ức gà chỉ cần thiết cho những đợt hoạt động ngắn, mạnh, kỵ khí khi chim vỗ cánh, trong khi chân của chúng được sử dụng thường xuyên hơn.
Ở người, sự khác biệt ít rõ ràng hơn. Cơ bắp của chúng ta được tạo thành từ sự kết hợp của hai loại sợi này với số lượng ít nhiều khác nhau.
Những sợi này cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc giữ ấm cho chúng ta. Khi lạnh, các sợi cơ co nhanh của chúng ta co lại liên tục và nhanh chóng – đây chính là hiện tượng run rẩy. Mỗi cơn co nhỏ, nhanh làm chúng ta ấm lên một chút khi năng lượng được giải phóng. Đó là một cách giữ ấm tiêu tốn nhiều năng lượng, nhưng lại nhanh chóng và hiệu quả.
Dunn-Lewis cho biết: “Một trong những phương pháp hiệu quả nhất để tăng nhiệt độ cơ thể là co cơ. Thực tế, trong khi tập thể dục, 70-80% calo bị đốt cháy tạo ra nhiệt.”
Trong khi đó, các sợi cơ co chậm của chúng ta luôn hoạt động một cách tinh tế như một phần của trương lực cơ, tạo ra nhiệt hiệu quả.
Protein α-actinin-3 hoàn toàn thiếu ở khoảng 1,5 tỷ người trên toàn cầu. Mặc dù họ vẫn có các sợi cơ co nhanh, cơ bắp của họ ít bùng nổ hơn và thay vào đó dày đặc hơn các sợi cơ co chậm, nghĩa là họ hiếm khi thành công trong các môn thể thao đòi hỏi sức mạnh và sự bùng nổ, nhưng họ lại thành công trong các môn thể thao sức bền, theo các tác giả của bài báo. Dù có thể kém khả năng trong các chuyển động kỵ khí, họ có thể sử dụng năng lượng hiệu quả hơn.
Một đột biến trong gen mã hóa α-actinin-3 đã khiến tổ tiên của những người di cư từ châu Phi sang châu Âu 50.000 năm trước mất đi protein này. Đột biến gen này có thể đã giúp tổ tiên của người châu Âu đối phó với khí hậu lạnh hơn bằng cách ít lãng phí năng lượng hơn cho việc run rẩy, thay vào đó dựa vào nhiệt lượng hiệu quả từ trương lực cơ của họ.
Dunn-Lewis cho biết: “[Kiểu gen này] có xu hướng ít gặp hơn ở các nhóm sắc tộc liên quan đến khí hậu ấm hơn – 1% ở người Kenya và Nigeria, 11% ở người Ethiopia, 18% ở người da trắng, 25% ở người châu Á. Theo mô hình ‘rời khỏi châu Phi’, điều này cho thấy rằng sự đa hình di truyền này đã tăng lên khi con người di cư đến những vùng khí hậu mát mẻ hơn.” Những người thiếu α-actinin-3 giữ ấm tốt hơn và, về mặt năng lượng, có thể chịu đựng được khí hậu khắc nghiệt hơn.
Một khía cạnh khác của di truyền học có thể quyết định cách chúng ta đối phó với cái lạnh: mỡ của chúng ta. Giống như chúng ta có hai loại sợi cơ xương chính, chúng ta có hai loại mỡ – mỡ trắng và mỡ nâu – một trong số đó quan trọng để giữ ấm cho chúng ta.
Kristin Stanford, một nhà sinh học tế bào, và các đồng tác giả của bà tại Đại học Tiểu bang Ohio đã tiến hành một đánh giá các nghiên cứu đã công bố về vai trò của mô mỡ nâu trong việc điều chỉnh nhiệt độ của chúng ta. Mỡ nâu có khả năng sinh nhiệt, nghĩa là nó, giống như các sợi cơ co chậm của chúng ta, làm chúng ta ấm lên mà không cần phải run rẩy. Chỉ cần tiếp xúc với cái lạnh là đủ để kích hoạt mỡ nâu của chúng ta, điều này có thể dẫn đến giảm cân. Stanford gợi ý đây có thể là một lĩnh vực điều tra để chữa trị bệnh béo phì.
Tuy nhiên, tập thể dục dường như có tác động trái ngược lên mỡ nâu của chúng ta. Dường như việc tập thể dục ức chế hoạt động này – có lẽ vì khi tập thể dục chúng ta tạo ra đủ nhiệt thông qua các cơ chế khác – mặc dù các tác giả nhấn mạnh rằng nghiên cứu vẫn chưa có kết luận ở giai đoạn này.
Mặc dù thời tiết lạnh có thể ngăn cản việc đốt cháy mỡ nâu và cơ bắp của chúng ta có thể có tốc độ dẫn truyền thần kinh chậm hơn và thể hiện thể thao kém hơn, “trong thực tế, nếu một cá nhân khởi động đúng cách… cơ thể họ tự làm ấm khá dễ dàng”, Dunn-Lewis nói. Đó không phải là lý do để không tập thể dục trong giá lạnh.
Bà nói thêm: “Thực tế, thời gian chạy marathon tốt nhất thường là trong thời tiết lạnh, vì cái lạnh giúp tản nhiệt tốt hơn lượng nhiệt tạo ra trong quá trình tập luyện. Nếu không có thời tiết lạnh, cơ thể sẽ phải chuyển hướng các nguồn lực khỏi việc thể hiện cơ bắp trong quá trình tập luyện sức bền để loại bỏ nhiệt.”
Tuy nhiên, không phải tất cả các lực sĩ hàng đầu đều cạnh tranh tốt hơn trong giá lạnh. Thời tiết lạnh làm trầm trọng thêm bệnh hen suyễn do tập thể dục, ảnh hưởng đến hơn 35% lực sĩ Thế vận hội Mùa đông. Không khí lạnh hơn ít ẩm hơn, vì hơi nước trong không khí đóng băng. Người ta cho rằng không khí khô gây ra phản ứng viêm trong phổi gây co thắt phế quản.
Vì vậy, có những lý do di truyền tại sao một số người trong chúng ta thấy chịu lạnh khó khăn hơn những người khác. Lợi thế nhỏ nhoi mà một số người có được nhờ đột biến α-actinin-3 có thể giải thích mong muốn của họ thức dậy vào lúc bình minh để bơi ở vùng nước rộng trong khi những người khác phải vật lộn để ra khỏi nhà chạy bộ. Đối với Matilda Hay, hồ bơi công cộng nước nóng gần nhà cô ấy hiện tại là đủ.
Theo: BBC Future
