運動基因：頂尖運動表現背後的科學

美國前總統歐巴馬推薦讀物，榮獲美國國家科學院科學傳播獎，
顛覆「刻意練習」迷思，改變美國國手訓練方針，
震撼體壇、暢銷不墜，不容錯過的運動科學經典！

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　　►愈早投入訓練，便能贏在起跑點，超越同齡人？
　　►勇於跳脫舒適圈，挑戰更艱難目標，是進步的不二法門？
　　►勤奮地刻意練習，人人都能達到天才水準？

　　像「閃電」尤塞恩・波特、游泳名將麥可・菲爾普斯，以及網球名人小威廉絲這樣的運動明星，是因為遺傳上異於常人，而稱霸他們的運動領域的嗎？或者，他們只是靠意志力和刻意訓練，來克服生理極限的普通人？在運動領域中，個人成就是受先天所左右，還是由後天努力所主導，科學家們爭論已久。然而真相遠比「先天還是後天」這二分法複雜得多。

　　1940年代以降，數個關於特殊技能的研究結果皆認為：區別出好手和業餘人士的知覺運動技能，是透過練習學會或像軟體般下載而來。這些論據在1990年代末，催生了現代運動專業領域中最著名的理論——刻意練習。雖然當時關於「一萬小時法則」的資料都是當事人自己回溯的，且「刻意練習」倡議者艾瑞克森博士日後承認，他那些現在舉世知名的資料僅是從少數受試者身上收集而來，然而基因（先天條件）不重要，努力就能成功」的勵志觀點仍席捲全球，至今被奉為圭臬。即使2003年人類基因體計畫完成，基因科學日漸重要，艾瑞克森也把基因納入論文裡，基因對於個人習得新技能的影響，仍因「政治不正確」而傳播不力。

　　艾普斯坦為了釐清「先天／後天」論戰的複雜脈絡，花費數年走訪眾多國家，親訪無數第一線科學家、奧運金牌選手、乃至帶有罕見基因突變或身體表徵的運動員，以豐富且令人驚嘆的實際案例，闡述運動遺傳學的研究成果，從基因的角度進行了全面而深入的討論，重新審視人們對於天賦和努力的認知。此外，作者還談及文化、經濟、性別、種族、訓練方式等因素，對人類運動表現和體育競技成績產生的深遠影響，甚至分析了運動中的遺傳疾病風險，探討人們該如何面對先天因素，採取最適當、最有效的訓練方式。

各界好評

　　►我不記得有哪本書像《運動基因》一樣，這麼令我入迷、獲得知識，甚到受到挑釁。艾普斯坦從此改變了我們衡量運動好手及其成就的方式。——《異數》作者葛拉威爾

　　►貨真價實的劃時代之作，當代最好的體育新聞寫作。讀過之後，你不會再以同樣的眼光看待運動。——強・沃海姆，體育記者與作家，任職《運動畫刊》

　　►運動員、家長、教練，以及凡是想知道成為優秀運動員的條件的人必讀的一本書。——喬治・杜爾曼（George Dohrmann），普立茲獎得主暨暢銷運動作家

　　►從來沒有哪本書像這樣：強硬但平易近人地評論運動的科學與遺傳學，並用個人的故事來包裝。這本書將讓各種類型的讀者質疑，自己原本認為塑造菁英運動選手所需的要件，是否正確。——史蒂芬・羅斯，馬里蘭大學運動生理學家

　　►艾普斯坦在《運動基因》一書中，嚴斥「只要（勤練）一萬小時，就能在一項運動中稱霸」的觀念，揭露優異表現背後錯綜複雜的原因。——達雷爾・莫雷，休士頓火箭隊總經理、MIT史隆運動分析方法會議共同創辦人

　　►我從1960年代之初就開始等待這麼一本書。我想不出關注運動的人有誰不會像我一樣，深受這本書吸引，尤其是關注「頂尖運動員如何達到頂尖？」這個問題的人。——安比・伯夫特（Amby Burfoot），1968年波士頓馬拉松賽金牌

大衛．艾普斯坦David Epstein

　　擁有環境科學和新聞碩士學位，是線上非營利新聞媒體ProPublica的調查報導記者，《運動畫刊》資深撰述，專門報導體育新聞與相關科學，除了《運動基因》，另著有《跨能致勝》（Range: Why Generalists Triumph in a Specialized World）。現居美國華盛頓特區。

譯者簡介

畢馨云

　　清華大學數學系畢業，曾任出版社科普書編輯十多年，目前為自由譯者，假日在業餘交響樂團拉大提琴。譯有《這才是數學》、《科學酷媽的育兒大探險》、《數學好有事》、《幫孩子找到自信的成長型數學思維》、《邏輯的藝術》等，另有譯作刊於《BBC知識》雜誌。

自序　尋找運動基因　
隨著人類基因體計畫完成，生物學家、生理學家和運動科學家試圖釐清，生物特性與嚴格訓練之間的相互作用，對運動能力有何影響。儘管對於任何一種運動表現，先天條件和後天培育都是交織在一起的，但科學家一定會追問：「先天條件和後天培育可能發揮怎樣的作用？」還有「先天和後天各發揮了多少作用？」這本書設法描述出他們現有的進展，檢視目前我們對於菁英運動員與生俱來的天賦有何了解或爭論。

1　技壓職棒大聯盟明星的女子：不談基因的專精模式
美國職棒大聯盟打者在投手投出球後不久，甚至在球還沒飛到半路，就必須知道朝哪個位置揮棒。考量到投球速度和人體在生物學上的局限，我們打得到球其實猶如奇蹟。然而，一代強打亞伯特．普荷斯和他的明星隊友就是靠著看95 mph的快速球並將它擊出去來謀生，那麼他們面對球速68 mph的壘球時，為什麼表現得簡直像世界少棒聯盟的球員？這是因為，要打到高速移動的球，唯一方法是要能夠「洞悉未來」，但棒球打者在面對壘球投手時，他們的水晶球就被剝奪了。

2　兩名跳高選手的故事（或：10,000小時±10,000小時）
穿著撐竿跳高鞋、認為跳高「有點無聊」，而且僅僅訓練了八個月的傢伙，在 2007年世錦賽中奪冠。托馬斯在讓他獲勝的那一跳，若能像其他職業跳高選手那樣弓起背來，他甚至可能刷新世界紀錄。練習得遠比其他跳高選手都要勤奮，原本被視為最有希望奪冠的史提芬．霍姆，賽後的發言很客氣，並且向新科冠軍道賀，不過他的父親教練對托馬斯奪冠感到害怕，他接受賽後訪問時稱他「丑角」，暗指他的不雅跳法侮辱了這項運動，以及受過多年訓練的運動員。

3　大聯盟視力與史上最好的青少年運動員樣本：軟硬體兼具的典範
偶爾有從事遺傳學研究的運動科學家告訴我，他們的研究工作會遇到一個公關問題，這問題源自一種看法——基因是嚴格遵循命定論的，否定自由意志或提升運動狀態的能力。遺憾的是，主流媒體報導關於新基因的研究時，常把它描述得像是會完全取代施為者的某些方面，不見平衡報導。在澳洲從事俯臥式雪橇實驗的加爾賓表示，他所處的人才認證領域已經變得太過忌諱「遺傳學」一詞，結果「我們要主動更改遺傳研究的相關用語，說我們在做『分子生物學和蛋白質合成』，而不說『遺傳學』」。

4　男人為什麼有乳頭
SRY基因是一把DNA萬能鑰匙，會選擇性啟動發育成男性的基因。1970年代和1980年代時，女性在田徑運動方面趕上男性，如今看來主要原因在於：她們透過注射睪固酮，來彌補先天欠缺的SRY基因。從1960年代開始，冷戰競賽擴及運動場，有計畫地給女孩用禁藥，在像東德這樣的國家很普遍。使用禁藥的極端時代一結束，有和沒有SRY基因的人之間的成績差距，就重新拉開了。現在我們很清楚，在大部分運動項目中，男性勝過女性的遺傳優勢非常強大，最好的解決之道，就是把男女分開來。

5　可造之才
1992年，加拿大和美國五所大學聯手募集受試者，著手「HERITAGE家族研究」。他們招募到九十八個小家庭，讓成員接受五個月的相同飛輪健身車訓練，每週練習三次，強度一次比一次高且由實驗室嚴格控制。科學家想知道：規律的健身運動，會給未經訓練的這些人帶來怎樣的改變？心臟強度會如何變化？或是運動時心臟的耗氧量有何改變？膽固醇和胰島素的含量會如何變動？血壓可能會下降，但會降多少？每個人下降的程度都一樣嗎？這些研究人員感興趣的一大表徵，是生理學所說的「有氧能力」或說「最大攝氧量」……

6　從巨嬰、渾身肌肉的惠比特犬，談基因如何影響肌肉鍛鍊
有些運動選手比其他運動員更具有肌肉增長潛力，是因為他們一開始就有不同的肌纖維配額。肌纖維可大致分成兩類：慢縮肌纖維和快縮肌纖維。做激烈動作時，快縮肌纖維的收縮速度，至少是慢縮肌纖維的兩倍，但快縮肌纖維很快就會疲勞──肌肉的收縮速度，已證實是人類衝刺速度的限制因素。 接受重量訓練時，快縮肌纖維的增長速度也是慢縮肌纖維的兩倍，因此肌肉裡的快縮肌纖維越多，增長潛力越大。大多數人的肌肉中，慢縮肌纖維的比例略多於一半，但運動員身上的纖維類型組合，則與他們本身的運動項目相符。

7　體型大霹靂
隨著「贏者全拿」市場興起，20世紀初的運動員單一完美體型典範漸趨式微，開始轉向比較少見、非常專項化的合適體型，彷彿雀鳥為了適應各自的運動生態區位，而演化出大大小小的喙。諾頓和歐茲畫出了現代世界級跳高選手和鉛球選手的身高體重關係圖，把每項運動代表1925年的點，跟代表現在的點相連起來後，發現一個明顯的模式。20世紀初期，各項運動的頂尖好手群聚在教練昔日偏好的「平均」體型附近，在圖上也聚集成一團，但自此之後就朝四面八方發散出去。

8　NBA球員的身體比例
達文西的畫作〈維特魯威人〉兩臂展開後的臂長和身高相等，我確實是如此，你可能也是，或者差不多。但NBA球員的臂展身高比平均為1.063。在醫學上，這個比率若大於1.05，就符合馬凡氏症候群的其中一項傳統診斷標準。中等身高的NBA球員，身高差不多在200公分多一點，臂展是213公分。如果要以NBA球員的比例畫維特魯威人體圖像，達文西應該會需要一個長方形和一個橢圓形，而不是工整的正方形和圓形。根據身高而被標記為就場上位置來說「太矮」的NBA球員，通常有特別長的臂展來彌補身高的不足。

9　我們（某種程度上）都是黑人：種族與基因多樣性
居住在非洲以外的人，都是某個群體的諸多基因分支的後代，而該群體本身也只是一個在近古非洲的次群體。每當現代人種擴展到新的地域，拓荒者的人數似乎很少，只攜帶了發源地的一小部分基因變異去建立新族群。從世界各地蒐集而來的數據顯示，當地族群的基因多樣性，通常會隨著該族群沿人類遷徙出東非的路線距離遞減。這對運動可能也有影響。理論上，對於任何受遺傳因素影響的技能，世上最具運動天賦和最沒有運動天賦的人，都有可能是非洲人或近代非洲人的後裔。

10　牙買加人為何獨霸短跑？黑奴戰士理論
十年來，皮齊拉迪斯經常帶著棉棒和塑膠容器來到牙買加，採集世上跑得最快的男男女女的口腔黏膜及口水。全世界沒有別的地方，讓他連吃個午飯，都很容易遇到五、六個參加過奧運100公尺賽跑的男女選手。只要遇到了，他就一定會採集他們的DNA。這項工作很辛苦。皮齊拉迪斯經常拿不到經費來檢驗運動員的基因，因為用於人類遺傳學的研究經費，通常會提撥給研究人類祖先或健康與疾病的計畫，因此他在格拉斯哥大學的學術地位，是靠著兒童肥胖症的遺傳學研究來維持的，這方面的研究能吸引大筆撥款。

11　瘧疾與肌纖維
牙買加最知名的醫學研究員艾羅爾．莫里森曾與派屈克．古柏合作，在醫學期刊上提出，肆虐非洲西部沿岸的瘧疾會導致基因與代謝產生特定變化，它們有利於短跑和爆發力型的運動，而黑奴正是從西非賣往其他國家的。他們假設：瘧疾迫使可抵禦瘧疾的基因增生，那些基因會降低個體靠有氧系統製造能量的能力，於是造成快縮肌纖維變多，而快縮肌纖維比較不用仰賴氧氣來製造能量。在1980年美國發動抵制過後的每屆奧運會中，進入男子100公尺決賽的所有選手，近代祖先都來自撒哈拉沙漠以南的西非地區。

12　卡倫金族人人都很善跑嗎？
卡倫金男孩的小腿體積和平均粗細，比丹麥男孩少了15%到17%。這項發現有重大意義，因為腿就有如鐘擺，鐘擺末端的重量越重，就需要越多能量才能擺動。生物學家已經在受控條件下，在人體上證實了這一點。研究人員在某個控制得特別好的實驗研究中，把重量加在跑步選手身上的不同部位：腰部、大腿上半部、小腿上半部，以及腳踝周圍。即使重量維持不變，但擺放的位置越靠近腿的下端，跑者就要消耗越多能量。四肢最末端的重量稱為「遠端重量」，對長跑選手來說，遠端重量越少越好。

13　世上最意外（高海拔）的人才過濾器
現在已經知道，運動員從平地移到高山時，高海拔會導致他們的紅血球增加，那麼為什麼沒有出身安地斯山或喜馬拉雅山上的跑步選手，橫掃世界其他地方，就像衣索比亞人和肯亞人那樣？實際上「尼泊爾跑步好手」問題，跟肯亞人和衣索比亞人的長跑現象無關。有個明確的科學觀點是，居住在世界上海拔高度不同的地區的人，用截然不同的遺傳方式，適應低氧環境下的生活。在地球上高海拔地區居住了幾千年的三大文明，各用了不同的生物學解決方案，對付同樣的生存問題。

14　雪橇犬、超馬選手與「懶骨頭」基因
蘿西是一隻嬌小的母狗，前飼主是短距離參賽者莫蘭，莫蘭認定蘿西跑得太慢，便將牠賤賣給參加中長距離賽的趕橇人史帕克斯。結果史帕克斯發現，蘿西不願從快步小跑改成大步跑，他也斷定小蘿西太慢了，於是帶牠到市場販售。麥奇看到待售的蘿西後帶牠去試跑。沒錯，牠跑得不快，但麥奇看到了別的東西：把雪橇挽具套在蘿西身上，牠就會快步小跑，跑到在地上鑿出洞為止。他很開心地買下蘿西，之後讓牠與同樣從未跑贏短距離賽，卻只渴望奔跑的哈士奇犬「哈勒戴醫生」交配，生下了蘇洛。

15　傷心基因：運動場上的猝死、損傷與疼痛
患有有肥厚性心肌症的人，他們的左心室的肌肉細胞並未照應該有的樣子，像磚牆般堆放整齊，而是歪斜的，就好像磚塊被丟成一堆。提示心臟收縮的電訊號經過這些細胞時，很容易不穩定地來回反彈。劇烈的體育活動可能會觸發這種短路，比賽期間尤其危險，因為此時運動員繃緊身體，對初期的危險徵兆不會有反應。針對美國最緊迫的健康問題，即糖尿病、高血壓、冠狀動脈疾病，運動是神奇良藥，但肥厚性心肌症患者有可能因為運動，而增加猝死的風險。

16　金牌突變
艾羅在青少年時某次健康檢查後得知，他的血紅素濃度高得異常。不過由於他十分健康，血紅素濃度過高沒什麼好擔心的。但後來在他的比賽生涯期間，情況開始改變。每次做檢查，都發現艾羅的血紅素偏高，紅血球數目也遠多過平常值。這些跡象通常代表耐力型運動員作弊，透過違規方法增血。艾羅的紅血球計數比普通男性高出65%，儘管留有從他小時就記錄在案的異常血液剖析，懷疑他使用禁藥的臆測還是滿天飛。直到他從滑雪界退役二十年後，科學家才查明真相。

►後記：完美運動員
承認有天分和具備影響運動潛力的基因，絲毫無損於要把天賦化為成就所花的努力。一萬小時「法則」之父艾瑞克森與同事所做的研究，一般並未處理遺傳天賦是否存在的議題，因為他們最初的研究對象是高成就者。只要一項研究在開始之前已經篩掉大部分的人，該研究對於天賦存在與否通常就沒什麼好說的，或沒有立場說什麼。實際上，說運動專長完全依賴先天條件或後天訓練的任何一個論點，都是一種「稻草人論證」基本上，運動員一向同時由他們的訓練環境「以及」他們的基因，來分出高下。

►美國平裝版後記
►致謝
►註釋與部分引用文獻