编者注（12/5/17）：《大众科学》重新发布以下文章，该文章最初于 2016 年 8 月 5 日发布，以响应国际奥委会周二宣布俄罗斯因兴奋剂问题而被禁止参加 2018 年冬季奥运会的处罚。
在本月于里约举行的夏季奥运会上，世界上跑得最快的人，尤塞恩·博尔特——一位身高六英尺五英寸的牙买加人，拥有六枚金牌，步幅如羚羊般矫健——将尝试打破他自己在 100 米短跑中 9.58 秒的世界纪录。
如果他做到了，一些科学家认为他可能会永远为记录画上句号。
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尽管无数的训练技术和科技持续推动着运动的边界，并且尽管自人类开始记录这些事物以来，力量、速度和其他身体特征都在稳步提高，但体育记录被打破的速度正在放缓，这让研究人员推测，也许我们正在接近我们集体的生理极限——即运动成就正在撞上生物学的墙壁。
常识告诉我们，运动成就当然是有极限的：除非物理定律发生重大修正，否则没有人能以音速奔跑。从生理学角度来说，流入肌肉细胞并引起收缩的钙量是有限的；我们的红细胞可以输送的氧气量也是有限的。
从这个角度来看，2008 年，跑步爱好者兼斯坦福大学生物学家马克·丹尼发表了一项研究，试图确定动物的奔跑速度是否存在绝对极限。为此，他分析了美国田径和赛马以及英国赛狗这三项具有长期记录历史的赛跑运动的记录。
通过绘制 20 世纪初以来的获胜比赛时间，并控制人口增长，丹尼得出结论，特定物种跑完一定距离所需的时间确实存在可预测的极限。事实上，他的数据显示，赛马、赛狗以及一些人类田径赛事可能已经达到了极限。“我们肯定正在趋于平稳，”丹尼说。“看看赛马数据就知道了，我认为这与人类的情况类似。自 1970 年代以来，三冠王的获胜时间实际上并没有[提高]——尽管投入了数百万美元用于培育更快的马匹。”
正如丹尼解释的那样，仍然可以培育马匹以改进特定属性，然而，这样做会带来附带的生理缺陷。“你可以培育出比以往任何时候都跑得更快的马，或者拥有更强壮的肌肉，但那样它的腿就会断。看起来我们真的已经充分利用了纯种马的基因库。” 而我们可能是下一个。
从基因上讲，赛马是一个特别同质的群体，因为所有纯种马都来自 17 和 18 世纪带到英格兰的三匹种马（以及略多数量的“基础母马”）。但丹尼指出，在许多女子田径项目中，速度也趋于平稳，许多记录自 1980 年代以来一直未被打破（正如他所说，当时许多参赛者被怀疑“服用了大量兴奋剂”）。丹尼引用马拉松运动员保拉·拉德克利夫在 2003 年创造的 2:15:25 世界纪录时间（据称未经兴奋剂辅助，尽管经过调查）几乎达到了他对女子马拉松预测的最大速度。男子马拉松运动员可能还有一些回旋余地。丹尼的模型预测，目前的 2:02:57 纪录可以提高三分钟左右，这与广为宣传的男子两小时马拉松的追求相符。
博尔特希望打破研究人员预测的最快 100 米短跑时间 9.48 秒。不幸的是，根据丹尼的说法，现在明显年长的短跑运动员可能错过了机会。这位短跑运动员在 2008 年北京奥运会半决赛中遥遥领先，当他在冲过终点线之前放慢速度时。“我认为如果他保持全速前进，他会创造一个有史以来无法打破的世界纪录，”丹尼推测道。
博尔特可能会因南方卫理公会大学生理学教授彼得·韦兰德的话而感到欣慰，韦兰德是运动生物学领域的领先专家之一，他认为我们人类尚未达到运动的上限。韦兰德解释说，例如，在考虑耐力时，有两种提高途径：要么增加心脏泵出的血液量，要么增加血液本身的氧气浓度，就像血液兴奋剂的情况一样。“我不认为我们已经达到了极限，”他认为，“我认为人们会找到方法来增强氧气在体内的输送，并从人类身上榨取更多性能。唯一的问题是这些方法是否会被认为是合法的。”
提高运动表现的答案可能在我们细胞的“动力源”线粒体中，线粒体通过克雷布斯循环利用氧气产生能量。在有氧适能平均水平的人中，线粒体约占每个细胞体积的 2%；在训练有素的运动员中，线粒体占 4%。在活动力极强的蜂鸟中，这个数字攀升至 40% 左右，这让人看到了希望，也许人类细胞可以容纳更多的线粒体，从而提高运动能力。“当然，有一个极限，超过这个极限你就无法将更多的线粒体塞进细胞中，但我认为在人类中还有空间，”韦兰德说。“体育已经成为一项全球性的、利润丰厚的和专业化的事业，只要有钱可赚，有名可图，我们将继续看到进步——无论是在运动科学还是设备方面——这将导致纪录被打破，尽管可能频率会降低。”
韦兰德承认，任何未来的生物学修补都可能带来与兴奋剂相同的伦理和哲学问题。“越来越难以确定什么是合法的，什么是不合法的，”他预测道。“现在我们说，‘好吧，训练是好事，饮食也是好事，’但补充剂呢？”
最重要的是，监管机构可能永远无法跟上可能逐渐——或可能迅速——推动记录前进的新型生物和化学增强剂，韦兰德说。“反兴奋剂机构首先必须找出正在使用哪些新物质；然后他们必须开发一种检测这些物质的分析方法。识别和禁用物质清单总是会落后于人们正在尝试的东西，”他说。
血液兴奋剂可能不会消失，但无论好坏，打破纪录的未来最有可能在于人类基因组。像 CRISPR–Cas9 这样的基因编辑技术现在允许特定的基因被开启、关闭或引入——赋予的修饰可以赋予任何数量的运动优势，而且正如韦兰德警告的那样，这些修饰几乎不可能被检测到。“我确实认为我们会看到人们尝试像 CRISPR 这样的技术来引入某些基因以提高运动能力，”2013 年出版的《运动基因：非凡运动表现的科学内幕》一书的作者大卫·爱泼斯坦说。“我认为人们目前还没有这样做的主要原因是，有太多形式的传统兴奋剂可用且有效。他们还没有必要继续前进。”
爱泼斯坦在他的书中探讨了人类表现的极限，他指出，目前对 CRISPR 的担忧常常被忽视，因为我们的基因密码非常复杂，而且事实上我们目前并不知道大多数基因的作用。然而，正如他的书中所述，有一些特定的基因变异会导致运动表现增强的例子。
其中一个案例涉及芬兰滑雪传奇人物和七届奥运会奖牌获得者埃罗·安特罗·曼蒂兰塔，他在整个 1960 年代都取得了巨大的成功，并被广泛认为使用了血液兴奋剂。多年后，一项关于曼蒂兰塔及其家人的基因研究表明，他携带一种基因，该基因大大增加了红细胞质量和血红蛋白水平，血红蛋白是血液中携带氧气的分子。爱泼斯坦还引用了所谓的“超级婴儿”，一个 1999 年出生于柏林的肌肉发达得惊人的男孩。这位现在的青少年体内有一种突变，阻止了肌肉生长抑制素的产生，肌肉生长抑制素是一种限制过度肌肉生长的蛋白质。
撇开幸运的个体不谈，如果我们正在达到表现的平台期，在这种平台期中，记录——可能在伦理上可疑的基因篡改的帮助下——将继续被打破，但速度会慢得多，那么公众对比赛的兴趣将会怎样？当不再有记录可破时，人们还会观看吗？
丹尼并不担心。“当我发表我的论文时，我得到的反馈是这将摧毁奥运会，”他回忆道。“这就像说 1962 年的巴西足球队是有史以来最好的，所以以后没有人会再看世界杯了。但如果博尔特能以 9.47 秒跑完 100 米并打破我的预测，那么我向他致敬。我认为总会有一种‘也许有人会做得更好’的诱惑。”
丹尼和爱泼斯坦都认为，对于更多复杂的运动来说尤其如此，在这些运动中，任何数量的变量都可能有助于成功，而且客观的“最佳”很难定义。一个团队要赢得篮球冠军或超级碗，需要很多因素到位。体育联盟也在不断改变规则以吸引公众的兴趣，为运动能力创造新的基准。“篮球直到 1979 年才设立三分线，”丹尼说，这一缺失让人不禁想知道，在另一个时代，联盟目前的现象级人物斯蒂芬·库里——他的单赛季三分球纪录 402 个，远远超过了他自己创下的 286 个旧纪录——是否可能没有享受到他因规则改变而理应获得的赞誉。
“NBA 和所有联盟都知道他们在做什么，”丹尼开玩笑说。“在未来的几十年里，人们会在酒吧里为体育争论不休。”