Grote handen, een snelle start, of een flitsend zwempak: waardoor voelt een zwemmer zich als een vis in het water? Wat is er nodig voor een optimale prestatie in het zwembad? En wat moeten Olympisch zwemmers trainen om meer kans te maken op goud? En kan biotechnologie daarbij een handje helpen?

Tijdens de Olympische Spelen vertegenwoordigden in de categorie wedstrijdzwemmen elf vrouwen en acht mannen Nederland. Dat deden zij op afstanden van 50 tot 200 meter en met gebruik van verschillende zwemslagen. Tes Schouten en Caspar Corbeau behaalden beiden brons op de 200 meter, maar wat is er precies voor nodig om de snelste tijd te zwemmen en naar huis te gaan met een gouden plak?

Olympisch goud

Een zwemmer die deze vraag met succes heeft beantwoord, is Hinkelien Schreuder. Zij had een internationale zwemcarrière van 2000 tot 2012 en deed mee aan de Olympische Spelen in 2008 en 2012. De eerste keer won zij als deel van de vrouwenestafetteploeg Olympisch goud op de 4×100 meter vrije slag. In 2012 won ze zilver op dezelfde afstand.

Voor een zwemmer zijn verschillende factoren van belang, legt Schreuder uit. “Allereerst is het belangrijk om de weerstand van het water zo klein mogelijk te maken”, zegt Schreuder. “Daarom probeer je zo hoog mogelijk op het water te liggen.” Ook de juiste zwemhouding is belangrijk. “De zogenaamde stuwvlakken moeten zo groot mogelijk zijn: je handen, armen, benen en voeten, de stukken van je lichaam waarmee je jezelf door het water voortstuwt.”

Zou het mogelijk zijn om de grootte van die stuwvlakken aan te passen, zodat een zwemmer meer water kan verplaatsen? Bij een volwassen persoon kan dat niet zonder aanpassingen te doen aan het lichaam, maar in de baarmoeder zou dat mogelijk zijn, denkt Rob Hoeben, hoogleraar Genoverdracht bij het LUMC. “Een embryo heeft een soort zwemvliesjes tussen de vingers en tenen. Die verdwijnen weer door apoptose (geprogrammeerde celdood, red.). Technisch gezien zou je dat proces voor de bevruchting kunnen stopzetten door ei- of zaadcellen van de ouders genetisch aan te passen. Maar je weet natuurlijk niet of iemand buiten de baarmoeder ook nog van zwemmen houdt.”

Uithoudingsvermogen

En dan is er ook nog het soort uithoudingsvermogen. “Die is afhankelijk van de zwemafstand”, zegt Schreuder. “Als je de 50 meter zwemt, heb je sprintvermogen nodig. Daarvoor gebruik je andere spieren dan wanneer je 800 of 1500 meter zwemt.” Atleten die langere afstanden zwemmen, hebben juist behoefte aan een zogenaamd aeroob uithoudingsvermogen: hun spieren verbruiken naast koolhydraten vooral ook vetten en hebben zuurstof nodig om dat vol te houden. Hun lichaam is een soort dieselmotor die langzaam op gang komt, maar wel een langdurige inspanning kan leveren.

Atleten die zijn getraind op kortere afstanden, zijn juist gewend om korte, explosieve inspanningen te leveren: het zogenaamde anaerobe uithoudingsvermogen. Hun spieren verbranden enkel koolhydraten voor energie, waarbij melkzuur vrijkomt. Zuurstof is daarbij niet direct nodig. Dat betekent dat deze sporters bijna niet hoeven te ademen tijdens hun race. Een groot voordeel, zegt Schreuder. “Ademhalen is een stop van je cyclus van zwemslagen. De 50 meter duurt 21 tot 24 seconden. Deze sporters zijn er daarom vooral bij gebaat om zo min mogelijk te ademen en de verzuring van hun spieren zo lang mogelijk uit te stellen.”

Gendoping

Ook dat proces biedt haakjes voor biotechnologische aanpassingen. Het lichaam produceert erytropoiëtine (epo), een hormoon dat de aanmaak van rode bloedcellen stimuleert. Er wordt onderzoek gedaan naar transfusies met kweekbloed, maar aanpassen van de spierkracht kan nóg lokaler. Het is mogelijk om epo-DNA in de spier te spuiten, waardoor de spier zélf epo aanmaakt, en het daardoor langer uithoudt. Dat geldt ook voor de groeifactor IGF-1. Als je het genetisch materiaal voor deze stof in de spier injecteert, groeit deze en kan hij beter vet gebruiken als energiebron. Inspuiten van DNA is verbazingwekkend eenvoudig, zegt Hoeben. “Met een beetje improvisatie kun je genetisch materiaal zelfs thuis kloneren.”

Het mag duidelijk zijn dat injecties met DNA niet toegestaan zijn in de topsport. Er is zelfs een naam voor: gendoping. Maar in tegenstelling tot medicijnen die op de dopinglijst staan, is gendoping moeilijk te detecteren, zegt Hoeben. “Je zou een PCR-analyse moeten doen op de genen die het meest worden gebruikt, maar dat proces is een stuk arbeidsintensiever dan een urinetest. We weten wel dat als je DNA in de spieren spuit, er tot 48 uur daarna nog wat circuleert in de bloedbaan. Daar zouden we tests voor kunnen ontwikkelen.”

Sommige sporters zullen niet terugdeinzen voor gendoping, denkt Hoeben. “Zeker nu we nog niet zover zijn dat we snel geïnjecteerd DNA kunnen meten. We weten dus niet of het gebeurt, maar ik vrees van wel. Sommige mensen willen buitengewoon ver gaan in de jacht op een gouden medaille. Maar omdat de analyse van bloedsamples intussen veel sneller gaat dan tien jaar geleden, hoop ik dat het Olympisch comité hier snel stappen in zal zetten.” Vanuit zijn vakgebied hoopt Hoeben intussen stiekem dat sporters die gendoping hebben gebruikt zich bekendmaken. “Dan zouden we ze kunnen monitoren. We zouden er ook veel van kunnen leren.”

Uitblinkers

Nu kunnen we ook beter begrijpen waarom sommige atleten uitblinken in het zwembad: zij hebben fysieke kenmerken die hun prestatie kracht bijzetten. “Als je kijkt naar meervoudig Olympisch kampioen Ian Thorpe, zie je direct waarom hij zo hard kan zwemmen: hij heeft schoenmaat 54”, zegt Schreuder. “En Michael Phelps, de succesvolste Olympiër ooit, heeft bovengemiddeld lange armen. Die kenmerken zorgen voor grotere stuwvlakken en dus meer snelheid.” Die uitwassen zijn goed te zien in de Olympische eetzaal, zegt Schreuder. “Je kunt bijna zien aan iemands lichaam wat voor sport hij of zij doet. De Spelen zijn bijna het toppunt van natuurlijke selectie.”

“Topsport is de ultieme promotie van ongelijkheid”, vult Roald van der Vliet aan. Hij was zwemmer, trainer, en leraar op de sportacademie en studeerde bewegingswetenschappen. Inmiddels werkt hij in het Eindhovense InnoSportLab aan de wetenschappelijke ondersteuning van zwemmers. “Pieter van den Hoogenband kan twee keer zoveel zuurstof opnemen dan de gemiddelde Nederlander”, zegt hij. “En waar wij een longinhoud hebben van 8 liter, heeft Maarten van der Weijden er 12. Dat zijn afwijkingen die niets met presteren te maken hebben.”

Gericht meten

Van der Vliet en zijn collega’s beschikken over een zwembad met onderwatercamera’s, meetstartblokken en een driedimensionaal analysesysteem, waarmee ze zwemmers kunnen onderwerpen aan een spervuur van metingen. Op die manier nemen ze de techniek van de zwemmer onder de loep. “Als mens kun je onmogelijk alle details bijhouden die in maanden van trainen de revue passeren”, zegt Van der Vliet. “We kunnen zien of alle opgelegde training wordt uitgevoerd, zodat we beter kunnen voorspellen wat er met het lichaam van de zwemmer gebeurt.”

Een deel van de analyse gebeurt daarnaast op het droge: het aantal rode bloedcellen, de maximale hoeveelheid opgenomen zuurstof en met behulp van echografie de dikte en lengte van de spieren van een zwemmer. “Met al die data stellen we een persoonlijk trainingsregime op, waarbij we de spieren zo gericht mogelijk kunnen trainen”, zegt Van der Vliet. Mede door die techniek – en een flinke dosis aanleg – konden hij en zijn collega’s de techniek van Ranomi Kromowidjojo verfijnen, waardoor ze een van de snelste starters ooit werd.

Ideale zwemmer

“De ultieme zwemmer is zo’n afwijker als Ranomi of Pieter, die we met gerichte training nog verder willen laten afwijken”, zegt Van der Vliet: iemand met fysieke aanleg, en precies de goede balans van eigenschappen. “Iemand die weinig weerstand ondervindt als je hem door een bak water trekt, maar tegelijkertijd 100 meter lang 35 kilo water kan wegduwen bij iedere slag”, zegt Van der Vliet. “Zwemmen is een hoogtechnische sport. Ideaal zou dus zijn om iemand met goede zwemeigenschappen al vanaf kinds af aan te trainen, zodat die techniek al op jonge leeftijd kan inslijten.”

Dat brengt ons op het volgende punt: de ideale zwemmer moet ook de mentaliteit hebben om een topper te worden. Volgens auteur Malcolm Gladwell heeft iemand tienduizend uur oefening nodig om ergens een professional in te worden, zegt Van der Vliet. Een Olympisch kampioen heeft een veelvoud daarvan nodig. “Hij of zij moet eindeloos dezelfde bewegingen maken en deze kunnen perfectioneren. Hoe jonger je daarmee begint, des te groter de kans dat je dat niveau bereikt.” En, misschien wel het belangrijkst: alles moet bij elkaar komen op het moment suprême. “De ideale zwemmer kent geen angst om nét dat beetje meer te kunnen geven, en dat ook nog onder de hoge druk van de ogen van miljarden mensen.”