Другая сторона медали. Современная история допинга

Шведскому прыгуну с трамплина Яну Боклёву пришлось сложнее: дебютировав на чемпионате мира в Зеефельде в 1985 году, он показал совершенно новую технику, во время прыжка широко разводя носки лыж в стороны. Сперва над шведом лишь посмеялись, но, увидев результаты, спортивное сообщество подвергло спортсмена жесткой критике, в первую очередь, за неэстетичность выбранной техники: так с трамплина еще никто не прыгал. Несмотря ни на что, Боклёв продолжал экспериментировать с техникой, благодаря которой дальность прыжка увеличивалась по сравнению с соперниками. Оценки за технику исполнения прыжка долго оставались низкими, но со временем дальность прыжка стала компенсировать низкие оценки за технику, а в 1989 году Боклёв завоевал Кубок мира. Через год большинство прыгунов тоже освоили «V-стиль», и судьям пришлось пересмотреть отношение к нему. Боклёв вскоре оставил спорт, но благодаря ему техника прыжков с трамплина навсегда изменилась[17].

Спортивные результаты во многом зависят от техники – в этом сомнений нет, и описанные выше примеры это подтверждают. Техника также относится к внутренним факторам, и большинство согласится с тем, что технические возможности являются частью тех способностей спортсмена, которые оцениваются в спортивных соревнованиях. Именно по этой причине попытки запретить коньковый ход и «V-стиль» потерпели неудачу: эти техники были лучше прежних, а освоить их мог каждый. Когда аргументы о неэстетичности утратили убедительность, были сделаны попытки обосновать запрет потенциальной опасностью травм. В 1980-х годах высказывалось мнение, что коньковый ход опасен для бедренных костей лыжниц. Это мнение было ничем не обосновано, однако мы знаем примеры того, как некоторые техники все же попали под запрет по медицинским причинам – например, переднее сальто при прыжках в длину или переднее сальто со сведенными ногами при прыжках в высоту. По той же причине в могуле запрещено двойное заднее сальто: чересчур велика вероятность, что спортсмен не успеет его завершить. Независимо от того, как оцениваются реальные риски в этих техниках, подобные запреты лишь подчеркивают важнейшую причину запрета техники – а именно, потенциальную опасность тяжелой травмы. Желание неоправданно рисковать вовсе не относится к качествам, высоко оцениваемым в спортивных соревнованиях. Технические же возможности, напротив, относятся к факторам, которые в первую очередь подлежат оценке.

Другой внутренний фактор, влияющий на спортивные результаты, – это физические или физиологические данные. К ним можно отнести силу, выносливость, подвижность и быстроту, которые, в свою очередь, тоже зависят от ряда условий. Прежде всего, любые физические упражнения предполагают сокращение мышечных волокон, производящее движение в суставах (клеток, что заставляет суставы двигаться). Эта механическая работа требует энергии, которую мышцы получают, в частности, благодаря расщеплению особого химического соединения, аденозинтрифосфата (ATФ). Запас АТФ в клетках отсутствует, поэтому они вырабатывают его при возникновении потребности. Наиболее эффективный синтез АТФ происходит в результате сжигания жира или углеводов, при котором помимо АТФ вырабатываются углекислый газ, вода и тепло. При расщеплении одной молекулы глюкозы образуются до 36 молекул АТФ, однако это возможно только в присутствии кислорода. При отсутствии кислорода мышечные клетки получают энергию преимущественно из креатинофосфорной кислоты (молекулы резервной энергии, образующиеся в печени и содержащиеся в мышцах) или расщеплением глюкозы до лактата (молочной кислоты). Эти процессы быстро обеспечивают мышечные клетки энергией, но этот эффект непродолжителен, так как количество креатинофосфорной кислоты в мышечных клетках ограничено, а также потому, что в результате расщепления одной молекулы глюкозы до лактата синтезируется всего две молекулы АТФ, что крайне мало, если сравнить с 36 молекулами, появляющимися в присутствии кислорода. Таким образом, при выполнении упражнений различной силы и продолжительности необходимо учитывать два этих способа получения энергии (аэробный и анаэробный), а кроме того, они также играют важную роль в ситуациях, когда различные физиологические возможности ограничены. Бег, велоспорт и бег на лыжах – виды физической активности, при которых человеческий организм зависит, в первую очередь, от аэробного пути выработки энергии, то есть от поступления питательных веществ, в особенности углеводов, но невозможен без притока кислорода. Чем больше кислорода поступает в организм, тем более тяжелые нагрузки берет на себя организм, не переходя при этом к анаэробному способу выделения энергии. Приток кислорода, в свою очередь, зависит от количества кислорода, поступающего в легкие, количества эритроцитов, переносящих его по телу, количества крови и быстроты кровообращения, а также от того, каким образом клетки мышц усваивают кислород.

В тех же случаях, когда мы пробегаем 100-метровку или толкаем ядро, значение кислорода менее важно: мышцы получают энергию, выделенную анаэробным способом, а так как само упражнение выполняется быстро, ограниченная продолжительность анаэробной реакции роли не играет. Поэтому в данном случае особое значение приобретают другие факторы, например, особенности мускулатуры, способность задействовать все клетки мышцы и виды мышечных волокон. Вообще говоря, существует два вида мышечных волокон – быстрые и медленные. Быстрые обладают высокой скоростью сокращения, но не отличаются выносливостью, а медленные способны выполнять продолжительную работу.

Насколько важны эти физиологические особенности для спортивных результатов, если сравнить их с техникой, снаряжением и другими внешними условиями? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо проанализировать требования, предъявляемые различными видами спорта человеческому организму. В некоторых дисциплинах, например в стрельбе, спортсмен выполняет достаточно простое действие, и в этом случае результаты в большей степени зависят от технических способностей. Очевидно, что стрелку желательно сохранять хорошую физическую форму, но побеждают вовсе не те, кто отличается хорошей аэробной выносливостью, или те, кто может похвастаться самыми большими мышцами. К тому же спортсмены используют стандартное снаряжение, поэтому в большинстве соревнований все стрелки находятся в одинаковых условиях, а важнейшим фактором, влияющим на спортивные результаты, становится техника стрельбы.

С тяжелой атлетикой дело обстоит иначе, однако и здесь спортсмен выполняет относительно однородные упражнения. Безусловно, жим лежа или приседания требуют определенных технических навыков, но в сравнении с другими дисциплинами движения здесь достаточно простые. Снаряжение тоже не играет значительной роли, так как существуют четкие правила относительно костюмов и спортивных бандажей. Решающее значение здесь имеет физическая сила, которая нужна тяжелоатлету при поднятии штанги. Несложными можно также считать движения в беге на длинные дистанции, правда, в этом виде спорта важны также снаряжение и тактика. Нельзя недооценивать и технику бега, и тем не менее ни один из этих факторов не будет решающим, если бегун не отличается выносливостью. Именно по этой причине победителями в беге на длинные дистанции выходят те, кто потребляет больше всего кислорода.

И все же большинство видов спорта значительно сложнее стрельбы, бега на длинные дистанции и тяжелой атлетики. Такие виды спорта, как футбол, теннис и хоккей на льду, требуют от спортсмена не только физической силы, выносливости и техники, но и тактических способностей, вовсе не обязательных в стрельбе и тяжелой атлетике. Здесь нельзя отрицать и роль снаряжения: несмотря на четкие правила, остается возможность выбора, иначе у этих видов спорта просто не было бы таких крупных спонсоров, производящих спортивное снаряжение. Несмотря на сложность требований, в важности физиологических данных сомневаться не приходится. Можно быть гением футбольной тактики, но какой в этом смысл, если ты при этом не можешь бегать 45 минут подряд, а потом еще столько же? Возможно, у вас прекрасный удар слева, однако если после первого сета левая рука отказывает, то теннисистом вам не стать. Таким образом, в большинстве дисциплин спортивные результаты зависят преимущественно от физиологических данных, причем чем проще упражнения, тем важнее физиологические способности. Но от чего же зависят физиологические данные? Что влияет на нашу мышечную силу и выносливость?

Во-первых, важен пол спортсмена. У мужчин мышечная масса от природы больше, как и предпосылки для ее увеличения. То же касается и выносливости, хотя в этом случае разница не настолько велика. Еще один значительный фактор – генетика, определяющая соотношение типов мышечных волокон и, следовательно, выносливость и мышечную силу. Как сказано выше, мышечные волокна делятся на быстрые и медленные. Медленные волокна сокращаются медленнее, чем быстрые, но способны дольше выдерживать нагрузки. Быстрые волокна быстрее реагируют на силовые упражнения, их масса увеличивается почти в два раза по сравнению с медленными волокнами. Если сравнить соотношение различных типов мышечных волокон у лучших спортсменов, то становится ясна следующая тенденция: у тех, в чьих видах спорта требуется выносливость, медленных волокон значительно больше, а у спринтеров и тяжелоатлетов преобладают быстрые волокна. Например, у американца Франка Собера, завоевавшего золотую олимпийскую медаль в марафоне, около 80 % мышечных волокон составляют медленные волокна, у большинства же обычных людей таких волокон бывает чуть больше половины[18]. Но меняются ли мышцы в процессе тренировок или же это врожденные особенности влияют на выбор спортсменом определенной дисциплины? Если верить одному из последних исследований в этой сфере, то даже несмотря на то, что медленные волокна при силовых тренировках начинают реагировать быстрее, а быстрые при тренировках на выносливость становятся способны к более длительным нагрузкам, тип волокон в целом меняется лишь незначительно[19]. Генетические предпосылки также относятся к факторам, влияющим на предрасположенность к определенным видам спорта.

Формирование подобных генетических предпосылок на протяжении долгих лет остается предметом научных споров и околонаучных изысканий. Ямайские спринтеры и восточноафриканские бегуны на длинные дистанции – наиболее известные примеры, когда в определенной дисциплине преобладают спортсмены с конкретным этническим происхождением, даже несмотря на то, что сам по себе этнос крупным назвать нельзя. В октябре 2011 года кенийцев, принадлежащих к этнической группе календжин, которые пробежали марафон менее чем за 2 часа 10 минут, было больше, чем американцев, показавших такие же результаты за всю историю (32 кенийца и 17 американцев соответственно)[20]. Анализируя результаты спринтов за последние 20 лет, сложно не заметить того факта, что среди победителей преобладают спортсмены из Западной Африки, причем как среди мужчин, так и среди женщин. При попытках объяснить эти явления было создано множество моделей, где учитывались как культурные, так и физиологические аспекты. Некоторые из создателей этих моделей основывались на достоверных научных исследованиях, а другие руководствовались более сомнительными источниками и мотивами. В одном из генетически обоснованных исследований говорится, что эпидемии малярии, свирепствовавшие на западноафриканском побережье (то есть там, где жили предки ямайских спринтеров), привели к изменениям в генах, повлиявшим на формирование в организме веществ, которые позволяют спортсменам достигать лучших результатов в скоростно-силовых видах спорта. В другом исследовании приводится развернутое сравнение кенийских бегунов с датскими. Это исследование показало, что по выносливости кенийские спортсмены не превосходят датских, однако у кенийцев толщина голени в среднем на 15–17 % меньше, чем у датчан, что усиливает выносливость и улучшает спортивные результаты в циклических видах спорта. Среди более сомнительных объяснений, где за основание берутся культурные аспекты, – теория о том, что представители кенийского этноса календжин издавна воровали скот, а для этого им приходилось часто бегать по ночам. Лучшие бегуны крали больше всего скота и чаще всего рожали детей, передавая им по наследству свою выносливость[21].

Сейчас не существует единого мнения относительно причин, по которым ямайцы и кенийцы показывают лучшие результаты в определенных видах спорта. Очевидно, что, помимо генетических аспектов, определенную роль играет также культура. Лучшие лыжники рождаются в Норвегии вовсе не потому, что норвежцы более генетически предрасположены к катанию на лыжах, нежели французы и итальянцы, а потому, что наиболее выносливые спортсмены Норвегии выбирают именно лыжи, а не велоспорт и не бег, как другие европейские спортсмены. Сходную ситуацию можно наблюдать на Ямайке и в Кении. Тем не менее мы можем с уверенностью утверждать, что генетические предпосылки у всех людей разные и от национальности это не зависит. Это касается также антропометрических различий, таких как рост и вес.

Если ваш рост – всего 1,60 метра, а вы хотите стать баскетболистом, придется попотеть, а у боксера весом 55 килограммов довольно мало шансов победить 90-килограммового здоровяка. Однако во многих видах спорта представления об идеальной комплекции постоянно меняются. Долгое время считалось, что спринтер должен быть невысоким и мускулистым, но потом появился ямаец Усэйн Болт ростом 1,94 метра, вышедший победителем в спринтерских дистанциях на трех Олимпиадах подряд. Болт доказал, что на самом деле высокий рост – преимущество при условии, что у тебя достаточно силы и технических навыков, чтобы выдерживать темп более низкорослых соперников. Потому что, когда шаги у тебя шире, а темп тот же, до цели ты, без сомнения, доберешься быстрее. Во время Олимпийских игр в Пекине на преодоление 100-метровки Болту понадобился 41 шаг, при том что другим спортсменам потребовалось в среднем 44[22].

Итак, благодаря генетике мы наделены физиологическими и анатомическими особенностями, по отношению к которым часто употребляют не вполне научное понятие «талант». Уравнять возможности в этом случае мы пытаемся, вводя весовые категории в тяжелой атлетике и боевых видах спорта, возрастные категории в детском спорте, а также проводя соревнования по отдельности среди женщин и мужчин во всех видах спорта за исключением конкура. Причина, по которой пол, возраст и вес используются в качестве критериев, помогающих уравнять возможности спортсменов, заключается в том, что эти факторы имеют большое значение для спортивных результатов, а также в том, что их, в большинстве своем, несложно определить. Существуют и другие генетические различия, влияющие на возможности спортсменов, но разделить спортсменов на категории, исходя из других генетических предпосылок, было бы затруднительно по научным, этическим и практическим соображениям. Это касается даже тех случаев, когда речь идет о необычных генетических мутациях, которые потенциально могут обеспечивать спортсмену преимущество.

Финскому лыжнику Ээро Мянтюранта, завоевавшему золотые медали как на Олимпиаде в Скво-Вэлли в 1960 году, так и в Инсбруке в 1964-м, необычайно повезло с родителями. Благодаря генетической мутации, концентрация красных кровяных клеток в его организме была необычайно высокой. Если обычная норма для мужчин соответствует 13,5–16,5 грамма гемоглобина на децилитр крови (молекулы кислорода вступают во взаимодействие с красными кровяными клетками), то у Мянтюранта этот показатель соответствовал 20–24 граммам на децилитр. Данная мутация привела к тому, что рецепторы, с которыми взаимодействует эритропоэтин, гормон, контролирующий образование эритроцитов, то есть красных кровяных клеток, приобретают повышенную чувствительность. Из-за этого в организме формируется намного больше эритроцитов, а способность крови к кислородному обмену резко возрастает. Естественно, что у финского бегуна имелось явное физиологическое преимущество, которое, однако, привело к проблемам со здоровьем. Такая густая кровь может оказаться опасной, и большинству тех, кто страдает подобными заболеваниями, необходимо регулярно делать кровопускания, чтобы снизить риск возникновения тромбов[23].

Южноафриканка Кастер Семеня, специализирующаяся на дистанции 800 метров, – еще один пример того, как генетическая мутация может влиять на спортивные результаты. Ее особенность носит собирательное название «гиперандрогения». Причины его возникновения бывают разными, однако результатом всегда является избыточная секреция тестостерона. Тестостерон – гормон, регулирующий ряд процессов и присутствующий как в мужском, так и в женском организмах, но у мужчин его показатели значительно выше. Тестостерон отвечает, в частности, за мужские половые признаки и мышечную массу, поэтому для женщин с гиперандрогенией нередко характерны явно выраженные мышцы и избыточный рост волос на теле. Такое отклонение неопасно и встречается достаточно часто, но Семеня пришлось пережить немало неприятных эпизодов. Международная ассоциация легкоатлетических федераций (IAAF) посчитала несправедливым тот факт, что исключительных результатов Семеня добилась благодаря своей генетической особенности, и потребовала от спортсменки медикаментозной коррекции уровня тестостерона. Тем не менее требование IAAF было немедленно обжаловано в Спортивном арбитражном суде (CAS), постановившем, что подобное требование противоречит международным нормам[24].

Мы согласны принять даже самые крайние проявления генетически обусловленных различий, влияющие на спортивные результаты. Во-первых, заболевание или генетическая особенность возникают не по вине спортсмена, вынужденного переживать связанные с этим этические сложности, а во-вторых, никто, независимо от генетических особенностей, не рождается чемпионом. Одно дело – хорошие предпосылки, и совсем другое – научиться обращать их себе на пользу[25]. Кроме того, когда речь идет о выносливости и мышечной силе, существует еще один фактор, даже более важный, чем генетика, а именно, способность использовать, наверное, величайшее эволюционное достижение – невероятную способность человеческого организма приспосабливаться.

Милон Кротонский – один из наиболее знаменитых спортсменов античности. Он жил на побережье Адриатического моря (территория современной Италии) за 500 лет до нашей эры и с самого раннего возраста мечтал стать победителем Олимпиады в Афинах. Будучи юношей, он купил новорожденного теленка, которого таскал на плечах под палящим солнцем до тех пор, пока окончательно не выбивался из сил. Милон проделывал это упражнение ежедневно, год за годом. Теленок рос, но и Милон тоже, а когда теленок превратился в быка, Милон стал настоящим силачом.

Пример Милона еще раз доказывает, что человеческое тело способно приспосабливаться к внешним нагрузкам и что постепенное увеличение физической нагрузки укрепляет мышцы. Тренировка – это простой биологический механизм приспособления: если давать организму нагрузку, со временем он к ней привыкает. При этом нагрузку необходимо постепенно увеличивать, иначе этот эффект пропадет. Кроме того, между нагрузками организму необходимо отдыхать – в противном случае перенапряжение приведет к ухудшению показателей.

В целом принцип действия тренировок несложен: если достаточно часто бегать, то со временем сердце увеличится и начнет при каждом ударе перекачивать больший объем крови. Помимо этого, вокруг мышц станет больше мелких капилляров, так что приток кислорода к мышечным волокнам увеличится. Количество митохондрий (компонент клетки, в котором происходит синтез АТФ) тоже вырастет, так что общая способность тела вырабатывать энергию увеличится. В результате мы становимся более выносливыми и можем сохранять высокий темп бега дольше, чем до тренировок.

Так же дело обстоит и с силовыми тренировками. Если мы регулярно поднимаем тяжелые гири, мышцы привыкают к нагрузке, а их объем увеличивается – в основном потому, что существующие мышечные волокна увеличиваются в размерах, но также и благодаря образованию новых волокон. Нервная система также приспосабливается, так что вы приобретаете способность задействовать одновременно большее количество мышечных волокон, увеличивая таким образом и силу, с которой эти волокна сокращаются. Общим результатом этих процессов становится увеличение мышечной силы.

Эти механизмы достаточно простые, но тем не менее за последние 70 лет тренировка превратилась в настоящую науку. Профессиональный спорт развивается с невероятной быстротой, и теперь лучших от «почти лучших» отделяет уже не такая четкая грань, как в 1950-х. Основополагающие принципы тренировок изменились незначительно, но сейчас мы лучше понимаем, как можем избавиться от сдерживающих факторов, и поэтому тренировки стали намного сложнее, чем прежде.

Примером этого может служить тщательное планирование тренировок. До 1950-х тренировки проходили примерно одинаково, независимо от времени года. Тем не менее российский физиолог Лев Павлович Матвеев, проанализировав дневники советских легкоатлетов, тяжелоатлетов и пловцов, заметил важную деталь, характерную для победителей Олимпиад 1952 и 1956 годов: лучшие результаты показывали те, кто менял нагрузку в зависимости от времени года. На основании этих наблюдений Матвеев начал разрабатывать методику спортивных тренировок, основываясь на принципе периодизации. Он разделил год, отдельные сезоны и недели на несколько циклов с различной тренировочной нагрузкой и установил, каким образом при помощи так называемых круговых тренировок можно привести спортсмена в форму, которая обеспечит ему лучшие результаты на соревнованиях[26]. Так Матвеев усовершенствовал методику тренировок сперва в СССР, затем – в Восточной Германии, а потом и по всему миру. Расцвет спортивной физиологии пришелся на период Второй мировой войны. В это время были проведены исследования факторов, влияющих на выносливость и мышечную силу, а также изменений этих параметров в зависимости от возраста и пола и под влиянием заболеваний. Были разработаны приборы, измеряющие объем кислорода, потребляемого при физических нагрузках, и человечество ближе познакомилось с процессами, воздействующими на способность быстро бегать и поднимать тяжести. Помимо этого, ученые постепенно выяснили, каким образом организм приспосабливается к тренировкам и какие механизмы при этом работают. Главную роль в этих исследованиях сыграли научные сообщества Скандинавии и, в частности, такие ученые, как Пер-Улоф Остранд, Бенгт Салтин и Бьорн Экблум[27]. Благодаря полученным данным о реакции человеческого тела на физические нагрузки, методика тренировок также претерпела изменения. Усовершенствование основывалось на опыте, однако чем лучше мы понимаем особенности воздействия тренировок на организм, тем проще улучшать методы тренировки.

Выяснилось, например, что физиологический эффект тренировки на выносливость связан не только с главными факторами – в основном, со способностью сердца перекачивать кровь, но и с периферийными – в частности, со способностью мышц потреблять доставленный кислород. Некоторые факторы требуют тренировок, в которых нагрузка распределяется по-разному. Чтобы увеличить ударный объем сердца, необходимы интервальные тренировки с непродолжительными физическими нагрузками высокой интенсивности. Если же нужно, наоборот, повлиять на такие периферийные факторы, как количество митохондрий и капилляров в мышечных волокнах, для этого требуются более долгие, но менее интенсивные тренировки. Зная это, можно разработать индивидуальную программу тренировок, сочетающую различные методы и ориентированную на соответствующий вид спорта и данные конкретного спортсмена. При помощи напульсника возможно установить уровень лактата в крови во время тренировок и тем самым проверить правильность выбранных нагрузок с учетом желаемого результата.

Концентрация эритроцитов в крови также влияет на выносливость, но от тренировок не зависит. Тем не менее в этом случае можно прибегнуть к еще одному механизму приспособления: на формирование эритроцитов влияет атмосферное давление. При низком давлении, на больших высотах или в камере с разреженным воздухом (со сжатым воздухом) синтез эритропоэтина (ЭПО) увеличивается, и со временем это приводит к увеличению концентрации эритроцитов. По этой причине спортсмены, выступающие в циклических видах спорта, начинают тренироваться на больших высотах не только для того, чтобы акклиматизироваться перед соревнованиями, но также и для того, чтобы потом иметь преимущество на низких высотах, где поступление кислорода в организм выше.

Знание физиологии человеческого организма позволило также усовершенствовать методику тренировки мышечной силы. В результате различных экспериментов было установлено, как именно мышцы меняются в зависимости от различных форм нагрузки. Рост мышц – сложный процесс, который регулируется рядом гормонов и факторов роста, среди которых самую важную роль играют тестостерон, инсулин и гормон роста. Впоследствии ученым удалось определить два важнейших фактора, стимулирующих рост мышц, – механическое растяжение и метаболический стресс (ограниченный доступ к питательным веществам и кислороду). Благодаря этой информации изменились методы тренировок. Исследования показали, что силовые тренировки, целью которых является однократное увеличение силы, как, например, при толкании ядра и поднятии штанги, необходимо проводить с использованием больших тяжестей и с малым количеством повторов. Максимальные тяжести важны при тренировках упругости и силы, однако в скоростно-силовых видах спорта значительную роль играет также и время, поэтому в таких случаях необходимо использовать при тренировках низкие нагрузки, но повысить скорость движений.