Amerykański inbred

Amerykańska genetyka od wielu lat wiedzie prym w światowej hodowli bydła mlecznego. Stawiana często za wzór, reprezentowana przez buhaje, po których nasienie bardzo chętnie sięgają hodowcy z wielu krajów, aby wzbogacić i budować własne stada. Czy jednak jest to dobry wybór? Ostatnie badania wskazują, że sytuacja za oceanem wcale nie wygląda tak różowo i amerykańskie stada mogą mieć poważny problem.

tekst: Mateusz Uciński

Kiedy podczas rozmów z polskimi hodowcami pada pytanie, jakie nasienie najczęściej stosują do krycia swoich krów, zwykle odpowiadają, że pochodzi ono od bardzo dobrych, o ile nie najlepszych buhajów z USA. Nie ma czemu się dziwić, renoma, jaką cieszą się te zwierzęta, ich wysokie notowania w indeksach, wsparte doskonałymi wynikami produkcyjnymi i hodowlanymi ich córek, na długie lata zapewniły im miejsce na szczycie. Ta pozycja jest wynikiem długoletniej pracy hodowlanej i doboru w amerykańskich stadach, które chociaż okazały się efektywne, to jednak bardzo zmieniły obraz i kondycję tamtejszej hodowli.

Tylko dwa rozpłodniki
W Stanach Zjednoczonych jest hodowanych ponad 9 mln krów mlecznych, z których zdecydowana większość jest rasy holsztyńsko-fryzyjskiej. Kiedy jednak naukowcy z Uniwersytetu Stanowego Pensylwanii kilka lat temu przyjrzeli się uważnie męskim liniom, odkryli, że ponad 99% z nich można przypisać jednemu z dwóch buhajów urodzonych w latach 60. ubiegłego wieku.
– To, co zrobiliśmy z rodzimą hodowlą, naprawdę mocno zawęziło pulę genetyczną – ostrzega Chad Dechow, profesor nadzwyczajny genetyki bydła mlecznego.

Trzeba zaznaczyć, że sytuacja w przypadku rodzin żeńskich nie wygląda o wiele lepiej. Zdaniem Dechowa i innych naukowców istnieje między nimi tak duże podobieństwo genetyczne, że gdyby amerykańskie holsztyny były dzikimi zwierzętami, zaliczałyby się do krytycznie zagrożonych gatunków, gdyż powoli zaczynają, zdaniem uczonego, stanowić jedną wielką rodzinę wsobną!

Jak powszechnie wiadomo, jednorodność genetyczna nie jest dobra w dłuższej perspektywie, ponieważ zwiększa ryzyko dziedzicznych zaburzeń, jednocześnie zmniejsza zdolność populacji do ewolucji w obliczu zmieniającego się środowiska. Hodowcy bydła mlecznego, którzy dziś dbają o zapłatę rachunków i innych zobowiązań, niekoniecznie koncentrują się na ewolucyjnych perspektywach swoich zwierząt, jednak Dechow i jego koledzy byli tym na tyle zaniepokojeni, że chcieli bliżej się przyjrzeć utraconym przez lata doboru cechom. Aby uzyskać odpowiedzi na nurtujące pytania, naukowcy rozpoczęli hodowlę małej partii nowych krów, pochodzących częściowo z zachowanego nasienia dawno zmarłych byków, w celu zmierzenia wielu cech: wzrostu, masy ciała, produkcji mleka, ogólnego stanu zdrowia, płodności i zdrowia wymion, i porównania ich z cechami współcześnie hodowanych holsztynów.
– Mamy nadzieję, że pewnego dnia uda się nam przywrócić tak bardzo potrzebną różnorodność genetyczną i być może obudzić cechy, które zostały utracone w wyniku nieustannego chowu wsobnego – komentuje Dechow. – Moglibyśmy odnaleźć punkt, w którym utknęliśmy w miejscu i w którym obecnie jesteśmy. Bo raczej już nie będzie poprawy produkcji mleka. Płodność także się nie poprawi. Ale za to, jeśli pojawi się nowa choroba, ogromne populacje krów mogą być na nią podatne, ponieważ tak wiele z nich ma dzisiaj te same geny.

Uczony podkreśla, że większość mleka spożywczego oraz jego przetworów pochodzi w USA od bydła holsztyńskiego. Przez cały miniony wiek zwierzęta te były cenione za dużą wydajność, ale przez ostatnie 70 lat ludzie wprowadzili różnorodne metody, by jeszcze bardziej zwiększyć produkcję. Na przykład w 1950 r. jedna krowa mleczna produkowała około 2650 kg mleka rocznie. Dzisiaj przeciętny holstein produkuje średnio ponad 11 500 kg surowca. W 2017 nagradzana krowa, Selz-Pralle Aftershock 3918, wyprodukowała 39 095 kg mleka – ponad 100 kg każdego dnia. Jakkolwiek by patrzeć, jest to bardzo korzystne dla konsumentów ze względu na możliwość utrzymania niskich cen żywności, a także dla rolników, którzy obniżają koszty, gdy utrzymując mniej krów, produkują taką samą ilość mleka. Za ten wydajnościowy sukces odpowiedzialna jest zmiana w sposobie hodowli krów.
– Kiedyś rolnicy sprowadzali byki z innych gospodarstw, aby zapłodnić swoje krowy i zapewnić różnorodność genetyczną – opowiada Leslie B. Hansen. – W latach 40. zaczęto stosować sztuczne zapłodnienie. W ten sposób można zastosować dawkę nasienia jednego buhaja do zainseminowania wielu jałówek. Wkrótce technologia pozwoliła zamrozić nasienie, co oznaczało, że buhaj mógł płodzić cielęta przez dziesięciolecia, nawet długo po swojej śmierci. Przemysł mleczarski prowadził bardzo szczegółowe rejestry, więc jednostki, które sprzedawały nasienie, mogły oszacować, który buhaj dawał najlepsze potomstwo, a jego córki wyprodukowały najwięcej mleka. W tym momencie bardzo poszukiwany buhaj spłodził tysiące córek. Carlin-M Ivanhoe Bell, urodzony w 1974 r., miał ponad 80 tys. potomstwa. Większość byków ma mniej, choć ich potomstwo wciąż jest liczone w tysiącach. Niestety, w latach 80. ubiegłego wieku wyraźnie widać, że poziom chowu wsobnego znacznie wzrasta.

Co dalej z amerykańską populacją?
Po wprowadzeniu inseminacji buhaje musiały udowodnić swoją wartość poprzez wydajność mleczną dojrzałych córek. Im była ona lepsza, tym bardziej był wartościowy buhaj. Od kiedy w 2009 r. pojawiła się selekcja genomowa, o jakości buhaja decyduje komputer. Złożony algorytm analizuje genom osobnika, biorąc pod uwagę jego zdrowie, produkcję mleka, tłuszcz i białko w mleku oraz inne cechy, aby uzyskać dane, które plasują go na tle innych byków. Pozwoliło to rolnikom na bardziej efektywną ocenę zwierząt pod względem wielu kluczowych cech, jednak proces ten doprowadził również do jeszcze wyższych wskaźników inbredu. Współczynnik chowu wsobnego dla bydła holsztyńskiego wynosi obecnie w Stanach Zjednoczonych około 8%, co oznacza, że przeciętne cielę otrzymuje identyczne kopie 8% genów od matki i ojca. Liczba ta jest porównywalna do poziomu wyjściowego z 1960 r. i stale rośnie – o 0,3 lub 0,4 każdego roku. Zdaniem Dechowa chów wsobny kumuluje się szybciej niż kiedykolwiek.
Należy zadać pytanie, czy 8% to dużo. Eksperci z branży mleczarskiej uważają, że amerykańskie holsztyny sprawdzają się w hodowli, produkują dużo mleka i są stosunkowo zdrową rasą. Naukowcy zza oceanu twierdzą, że chociaż inbred może nie wydawać się obecnie problemem, konsekwencje jego występowania mogą być znaczące, gdyż wpływa on na wskaźniki płodności, a ta u holsztynów znacznie spadła. Wskaźnik ciąż w latach 60. ubiegłego wieku wynosił 35–40%, ale w nowym millenium spadł do 24%. Ponadto, gdy hoduje się bliskich krewnych, bardziej prawdopodobne jest, że krowy otrzymają dwie kopie niechcianych genów recesywnych, w których mogą czaić się poważne problemy zdrowotne. Zdaniem Dechowa kluczową rolę odgrywa tempo wzrostu inbredu i to, co ono oznacza dla przyszłości rasy.
– Proszę wyobrazić sobie, że posiadamy krowę, która ma 100 naprawdę dobrych genów i 10 bardzo kiepskich – komentuje uczony. – Zwykle eliminujemy ją ze swojego programu hodowlanego, właśnie przez te 10 genów, tracąc jednocześnie 100 wartościowych. To jest właśnie utrata długoterminowego potencjału genetycznego.

Odzyskać, co utracone…
Kilka lat temu amerykańscy uczeni zaczęli się zastanawiać, jak znaczący był inbred i utrata różnorodności? Na początku lat 50. w populacji USA było około 1800 byków. Dziś wiedzą, że jest ich mniej, ale nie mieli pojęcia, jak mało. Dechow i jego koledzy, Wansheng Liu i Xiang-Peng Yue, przeanalizowali informacje o pochodzeniu ze strony ojca prawie 63 tys. buhajów holsztyńskich urodzonych w Ameryce Północnej od lat 50. ubiegłego wieku do współczesności.

– Byliśmy trochę zaskoczeni, kiedy śledząc rodowody, stale wracaliśmy do dwóch buhajów: Elevation i Chief – wspomina Dechow. Każdy z nich jest związany z około połową żyjących rozpłodników. Nawet Select Sires, firma zajmująca się sprzedażą nasienia buhajów, była zaskoczona tym odkryciem. W związku z tą sytuacją największym problemem jest to, czy istnieją naprawdę cenne geny, które mogliśmy utracić po drodze, a których odtworzenie byłoby dziś korzystne?
Nie tak dawno popularny był buhaj Penstate Ivanhoe Star, urodzony w latach 60. Okazało się jednak, że Star i jego syn Carlin-M Ivanhoe Bell mieli geny recesywne, powodujące problemy z kręgami (defekt określany jako CVM) i niedobory adhezji leukocytów (BLAD), które pojawiły się dopiero po kilku pokoleniach. Po tym odkryciu rolnicy przestali używać nasienia Stara oraz jego potomków – i problem został rozwiązany. Ale czy w chromosomach pozostałych amerykańskich holsztynów mogą znajdować się geny powodujące podobne defekty? Te pytania niepokoiły Dechowa na tyle, że zaczął szukać niektórych z tych starych genów, co wymagało przekopania się przez archiwa Narodowego Programu ds. Plazmy Zarodkowej Zwierząt w Fort Collins w Kolorado. Jest ono jak bank nasienia, z tą różnicą, że zbiera tkankę jajnika, krew i nasienie zwierząt udomowionych i przechowuje około 7 tys. próbek nasienia od buhajów holsztyńskich.

Zespół kierowany przez Dechowa znalazł dwa typy DNA, które nie były związane z buhajami Chief lub Elevation. Naukowcy postanowili przeprowadzić eksperyment. Pomysł polegał na połączeniu półwiecznych chromosomów Y z genomem krów, które są jednymi z najlepszych producentek mleka. Zarodki wszczepiono biorczyniom. W wyniku zabiegu ET urodziło się piętnaścioro cieląt, w tym siedem samców. Najstarsze z tych zwierząt są obecnie w wieku około dwóch lat, a dwie krowy mają już własne cielęta. Każdy parametr rozwoju tego bydła będzie mierzony, a jego DNA jest analizowane i porównywane z ogólną populacją. Zgenotypowano też osobniki męskie, ich chromosomy Y poddano szczegółowemu badaniu. Okazuje się, że niewiele wiadomo o chromosomie Y, więc jest to okazja, by lepiej poznać jego tajemnicę. Dechow już widzi różnicę w wyglądzie bydła wyhodowanego w wyniku eksperymentu. Zwierzęta są nieco krótsze niż większość holsztynów, a także cięższe. Mają bardziej ordynarny charakter mleczny od przeciętnych osobników.

Co dalej wyniknie z działań amerykańskich naukowców? Trudno powiedzieć. Osobniki, które urodziły się z dawnego nasienia, wyceniono, lecz uplasowały się one gdzieś pośrodku stawki buhajów z katalogu Select Sires, więc raczej nie będą zbyt atrakcyjne handlowo. Jednak obecnie najważniejsze jest, zdaniem amerykańskich naukowców, zahamowanie postępującego inbredu i odzyskanie utraconych cech genetycznych. Jednocześnie sytuacja ta pokazuje, jak ważne jest posiadanie własnych, krajowych programów hodowlanych i budowanie potencjału hodowli w oparciu o rodzimy i zdrowy materiał hodowlany. Bo kto wie, może niedługo to Amerykanie zaczną sprowadzać nasienie z Europy, w tym również z Polski, aby poprawić własne linie genetyczne. Jak to się zwykło mówić – czas pokaże… 