本月21日，曾六次奪得奧運(yùn)金牌的牙買加短跑名將尤塞恩·博爾特(Usain Bolt)表示自己肌腱的受傷已經(jīng)康復(fù)，將參加里約奧運(yùn)會(huì)。29歲的博爾特表示，對(duì)他而言，里約奧運(yùn)會(huì)將是歷史性時(shí)刻，也會(huì)是他參加的最后一屆奧運(yùn)會(huì)。

　　七年前，在2009年柏林世界錦標(biāo)賽上，外號(hào)“閃電”博爾特獲得了百米9.58秒的短跑成績(jī)，比他之前創(chuàng)造的世界紀(jì)錄又少了0.11秒。這一記錄直至今日都未被打破，而且也很難被打破，甚至已經(jīng)接近我們?nèi)祟惖臉O限速度。

　　神奇的博爾特

　　墨西哥國(guó)立自治大學(xué)的研究人員曾經(jīng)對(duì)博爾特的表現(xiàn)做過(guò)詳細(xì)的研究?；诒荣惾盏耐獠凯h(huán)境條件(包括溫度、海拔、博爾特身體橫截面面積等)，以及激光測(cè)速儀測(cè)得的即時(shí)速度(該儀器會(huì)連續(xù)測(cè)量博爾特的位置和速度，時(shí)間間隔0.1秒)，來(lái)計(jì)算博爾特比賽時(shí)的風(fēng)阻。

　　博爾特在比賽中總共消耗了81.58千焦的能量，其中92.21 %的消耗是由風(fēng)阻造成的。另外，在比賽開始僅0.89秒后，博爾特的最大功率輸出就達(dá)到了2619.5瓦特，這一功率甚至超過(guò)了許多大功率吸塵器。

　　博爾特在2009年柏林世錦賽男子100米決賽中的瞬時(shí)速度實(shí)測(cè)曲線與方程匹配曲線圖片來(lái)源：J J H. Gomez et al, Eur. J. Phys. 34 (2013) 1227–1233

　　從上圖可以看出，研究人員的方程完美地契合了博爾特的實(shí)際表現(xiàn)，因此他們能夠基于方程的計(jì)算結(jié)果對(duì)博爾特的能力進(jìn)行更多的推理和假設(shè)——如果比賽當(dāng)天柏林完全沒有風(fēng)，博爾特就只能夠跑出9.68秒;如果順風(fēng)2米每秒(奧運(yùn)會(huì)記錄允許的最大風(fēng)速)，那么博爾特的成績(jī)將達(dá)到9.46秒，這已經(jīng)打破了部分專家認(rèn)定的人類“速度極限”了。

　　博爾特如此神奇的表現(xiàn)讓研究人員也不由驚嘆，現(xiàn)在的世界記錄應(yīng)該不太可能被打破了，博爾特簡(jiǎn)直就是個(gè)超人。

　　以下是博爾特2009年柏林世錦賽男子100米決賽時(shí)的相關(guān)數(shù)據(jù)：

　　身高： 1米95

　　距離： 100米

　　時(shí)間： 9.58秒

　　最高速度： 12.2米/秒(44公里/小時(shí))

　　蹬地力量： 815.8牛頓

　　順風(fēng)風(fēng)速： 0.9米/秒(3.2公里/小時(shí))

　　冷凍電子顯微鏡帶來(lái)新發(fā)現(xiàn)

　　關(guān)于博爾特到底為什么能跑這么快這個(gè)問(wèn)題，一直是眾說(shuō)紛紜。來(lái)自德國(guó)馬克斯·普朗克分子生理學(xué)研究所(Max PlanckInstitute of Molecular Physiology)的科學(xué)家們認(rèn)為其中的原因之一就在于肌肉細(xì)胞的結(jié)構(gòu)。

　　如今這些科學(xué)家們正在位于多特蒙德(Dortmund)的實(shí)驗(yàn)室中，使用新的技術(shù)來(lái)將蛋白質(zhì)和肌肉細(xì)胞分析至前所未有的細(xì)節(jié)。

　　科學(xué)家們使用的是基于冷凍電子顯微技術(shù)(Cryo-Electron Microscopy)的新方法，這不但可以解開肌肉疾病的原因，也可用來(lái)識(shí)別頂級(jí)運(yùn)動(dòng)員肌肉中的秘密。

　　為什么有些人跑的比其他人快很多?答案也許就在一份世界記錄保持者的肌肉組織樣品之中

　　　圖片來(lái)源: MPI f.Molecular Physiology

　　馬普分子生理所結(jié)構(gòu)生物化學(xué)系系主任斯特范·朗澤(Stefan Raunser)和他的研究團(tuán)隊(duì)成功并詳細(xì)地解開了肌肉收縮時(shí)重要蛋白質(zhì)之間的互動(dòng)。

　　“使用冷凍電子顯微技術(shù)，我們可以觀察肌肉蛋白質(zhì)之間的自然互動(dòng)，以便了解是否由這種互動(dòng)造成了博爾特和常人肌肉差別，”斯特范·朗澤表示。

　　斯特范表示，“所有的頂級(jí)運(yùn)動(dòng)員估計(jì)都攜帶可以讓他們發(fā)揮到人類極限的基因?！币?yàn)橛行┨厥獾牡鞍踪|(zhì)組合可以使肌肉力量最為優(yōu)化地生長(zhǎng)。而這種組合在一般短跑運(yùn)動(dòng)員體內(nèi)是驗(yàn)測(cè)不到的。

　　另外，骨骼肌分為兩類：爆發(fā)力強(qiáng)的快肌和耐力強(qiáng)的慢肌。這兩種骨骼肌在博爾特身上的組合很有可能是一個(gè)黃金比例。

　　肌肉的動(dòng)力：肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白

　　肌肉運(yùn)動(dòng)的兩大主角是肌動(dòng)蛋白(actin)和肌球蛋白(myosin)。肌動(dòng)蛋白是一種結(jié)構(gòu)蛋白，占到了肌肉總質(zhì)量的20%，他們組成了長(zhǎng)長(zhǎng)的線形纖維;肌球蛋白則是蛋白發(fā)動(dòng)機(jī)，可以把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能。

　　“肌球蛋白把肌動(dòng)蛋白分子當(dāng)作軌道，”朗澤教授的博士后學(xué)生朱利安·馮·德·艾肯(Julian von derEcken)解釋道，“當(dāng)數(shù)百萬(wàn)個(gè)肌球蛋白在這個(gè)軌道上同時(shí)運(yùn)動(dòng)時(shí)，肌肉就會(huì)收縮。”

　　遺傳性肌肉疾病下的肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白將無(wú)法正常合作，因此導(dǎo)致肌肉組織虛弱的癥狀。

　　在此之前，由于科學(xué)家們沒有手段研究蛋白質(zhì)的微觀細(xì)節(jié)，這兩種蛋白質(zhì)之間互動(dòng)問(wèn)題的原因還是未知。

　　朗澤的團(tuán)隊(duì)為了解這些肌肉疾病做出了極其重要的貢獻(xiàn)。比如，他們的研究發(fā)現(xiàn)，很多基因?qū)е碌淖儺惣杏谝粋€(gè)部位。而這恰恰是形成兩種蛋白質(zhì)之間的界面上的一個(gè)重要部位。

　　然而，在博爾特和其他頂級(jí)運(yùn)動(dòng)員身上，這種變異很有可能使其肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白之間的互動(dòng)變的更有效，從而產(chǎn)生更為高效的肌肉組織。

　　朗澤最后表示道：“我們目前還處于這項(xiàng)研究的初期。由于肌肉收縮是一個(gè)迅速的過(guò)程，我們必須把整個(gè)過(guò)程分為數(shù)個(gè)階段。雖然如此，我們目前的結(jié)果已經(jīng)可以作為新型藥物的基礎(chǔ)了?！?/div>