Dr inż. Ryszard Gilewski
Prof. dr hab. Stanisław Wężyk

Wstęp

Prawie 70 lat, czyli > 120 kurzych pokoleń, selekcjonuje się drób, znacznie poprawiając jego wydajność. Tixier-Boichard (2018), zastanawia się, czy selekcja drobiu ma trwać nadal, w jakich warunkach i przy jakich metodach żywienia? Są różne mechanizmy i czynniki ograniczające reakcję drobiu na selekcję i sposoby przeciwdziałania nim.

Znane od wieków, teoretyczne podstawy hodowli drobiu, opierają się na modelu, wg którego duża liczba genów, o niewielkim, sumującym działaniu, wpływa na zmienność ilościowej cechy. Każdy gen ma dwa allele, których skutek, mierzy się zmianą wartości cechy, gdy jeden z nich – zastępowany jest drugim, a genetyczna wartość osobnika pod względem danej cechy, jest sumą allelicznych efektów wszystkich genów. Wartości nie mierzy się bezpośrednio, a przez porównanie wydajności spokrewnionych ptaków, których podobieństwo zależy od udziału addytywnych genów. Selekcja zwiększa częstotliwość korzystnych alleli, o określonej wartości, a zmienność produkcyjnych wyników, jest także kształtowana środowiskowymi zmianami. Im mniejsza jest początkowa liczebność populacji, tym szybciej ujawnią się ograniczenia metod hodowlanych. Ponieważ linie drobiu mają zwykle dużą liczebność, nie oczekuje się w nich ograniczania postępu hodowlanego.

  • Wyniki selekcji mogą utrzymywać się bez zmiany, aż do objęcia nią nowej cechy i wtedy zmianie ulegnie zestaw ich najkorzystniejszych alleli i inne geny będą determinowały produkcyjność ptaków.
  • Osiągnięcie szczytu selekcji, jest ściśle związane z addytywnym modelem, co w dużym uproszczeniu odpowiada genetycznej sytuacji, nieuwzględniającej dominacji i epistazy. Występujące między genami interakcje, zmieniają ranking genotypów, wpływając na zmienność genetyczną.
  • Na wartość genetyczną ptaka, wpływają rekombinacje i modyfikacje alleli „sąsiedniego” genu. U homozygotycznych ptaków, nie wpływają geny ograniczające rekombinację, pozostając nadal sąsiadami.
  • Nowe allele rzadko powstają w wyniku mutacji.
  • Efekty genetyczne „najlepszych genotypów”, zależą od środowiskowych warunków, w których cecha jest mierzona, a interakcje genotyp
    x środowisko, utrudniają przewidywanie hodowlanych wartości i utrwalaniu „najlepszego genotypu”.

Brak reakcji na selekcję zdarza się w linii wsobnej lub u klonowanych osobników, homozygotycznych pod względem tych samych alleli. Jest to jeden z powodów, dla których chów wsobny jest głównym elementem inbredowych programów, które utrwalają losowość alleli. W większości tych linii ujawniają się genetyczne wady, zmniejszając liczbę selekcjonowanych osobników i osłabiając intensywność selekcji.
W selekcji drobiu jest wiele metod unikania jej ograniczeń. Okres 60 – 70 selekcjonowanych pokoleń, skutkujący dużym, hodowlanym postępem, jest bardzo krótki, w porównaniu do naturalnej selekcji. Główne ograniczenia selekcji wynikają ze wsobnego chowu i małej zmienności genetycznej lub z niewłaściwego jej wykorzystywania, w programie hodowlanym.

Wyniki hodowlanej pracY u towarowego drobiu

W przypadku drobiu towarowego, selekcja nie osiąga szczytowych wyników, a informacje o genetycznych trendach, są niedostępne. Poziomy inbredu szacuje się, analizując rodowody lub molekularne markery. Z badań wynika, że obserwowana homozygotyczność jest niższa u kur znoszących jaja o białej skorupie, niż u kur znoszącymi jaja o brązowej skorupie oraz w innych liniach nieśnych kur, a także niższa – niż w liniach brojlerów (Granewitz i in., 2007). Przyczyny tych różnic mogą być następujące:

  • kury nieśne, a szczególnie znoszące jaja o białej skorupie, pochodzą od pojedynczych osobników (White Leghorn) lub od kilku ras, co skutkuje ich węższą pulą genową niż u brojlerów;
  • chów wsobny mógł być częściej stosowany w hodowli kur nieśnych niż w hodowli kur mięsnych (brojlerów);
  • selekcja kur nieśnych obejmowała większą liczbę cech niż w przypadku brojlerów, co mogło doprowadzić do uzyskania ptaków o dużej liczbie loci.

Niski poziom inbredu, nie wywołuje widocznych skutków, ale jego wysoki poziom, często osłabia wyniki reprodukcji. Wiąże się to ze zwiększoną częstotliwością występowania szkodliwych np. recesywnych, letalnych alleli. Derks i in. (2018), stwierdzili w 3 wsobnych liniach nieśnych kur, wyższy stosunek szkodliwych wariantów. Segregacja szkodliwych alleli, obserwowana w innych selekcjonowanych populacjach (bydło, świnie), może być przyczyną ograniczenia reakcji na selekcję.

Genetyczne doskonalenie drobiu

Metody selekcji bada się często w populacjach o ograniczonej liczebności oraz o zmiennej liczbie genów, umożliwiają one obserwację ograniczania selekcji. Najdłuższe doświadczenie z tej dziedziny przeprowadził Marks (1996), na liniach przepiórek, selekcjonowanych na przez 97 pokoleń i żywionych różnymi paszami. Wykazał, że uzyskana w ten sposób zmiana środowiska – zwiększała odpowiedź na selekcję.
Siegel selekcjonując kurczęta na 8 tygodniową masę ciała, nie stwierdził ograniczeń selekcji po 54 pokoleniach w linii o wysokiej masie ciała, podczas gdy w linii lżejszych ptaków, kurki wcześniej (≤50 pokoleń) od kogutków, przestały reagować na selekcję. W linii Białych Leghornów, rozbieżnie selekcjonowanych przez 36 pokoleń, ciężkie ptaki stale reagowały na selekcję, a lekkie – przestały reagować już po 12-tym pokoleniu (Zhao i in., 2012).

Mechanizmy determinujące w zamkniętych populacjach reakcję na selekcję, nie zostały jednoznacznie określone. Ich przyczyną mogły być mutacje oraz rekombinacje, przełamujące krytyczne haplotypy, stanowiące w organizmie grupę alleli, dziedziczonej po jednym z rodziców. Inna była sytuacja w liniach selekcjonowanych na cechy o niskiej wartości, gdzie częściej selekcja nie osiągała szczytu, na skutek fizjologicznych barier. Badania te potwierdzają znaczenie niekorzystnych, skorelowanych, biologicznych czynników, ograniczających odpowiedź na selekcję.

Biologiczne granice selekcji

Biologiczna granica selekcji występuje, gdy cechy nie można zmierzyć, jest niedostępna lub gdy selekcja degraduje wartość cechy do poziomu warunków chowu drobiu. Niektóre długotrwałe selekcje, wykazały znaczenie zrównoważonego wykorzystania genetycznych zasobów, w celu utrzymania fizjologicznych funkcji, takich jak: wzrost, odporność i reprodukcja. Zakłócona równowaga zmniejsza sprawność sekcjonowanych ptaków. Cheema i in. (2003), zaobserwowali obniżenie odporności na stany zapalne i na przeciwciała, u szybko rosnących, nowoczesnych brojlerów, w porównaniu z wolno rosnącymi.

Kurczęta brojlery

U selekcjonowanych przez wiele pokoleń brojlerów, poprzez wczesne tempo wzrostu, występują niepożądane, skorelowane reakcje, w przypadku cech wpływające na mobilność.
Selekcji na rozwój kośćca i zdolność ruchową, towarzyszy duży nacisk na rozwój mięśni, nieuwzględniający zdolności utrzymania przez ptaka, mechanicznej równowagi ciała. Środek ciężkości brojlera, o bardzo rozbudowanych piersiowych mięśniach, jest inny – niż
u wolno rosnącego ptaka, co wpływa na integralność nóg i wytrzymałość kości oraz na jego zdolność poruszania się. Wg Angel i in. (2014), znane są takie wady nóg brojlerów, jak dyschondroplazja piszczeli, deformacja kości, deformacje koślawo-szpotawe, które są następstwem ich wyjątkowo szybkiego wzrostu.

Selekcja na wielkość mięśni piersiowych, w niewielkim stopniu uwzględnia układ sercowo-naczyniowy, dostarczający tlen do szybko rosnących mięśni. Wzrostowi masy mięśniowej, nie towarzyszy zwiększone unaczynienie, co wg Petracci i in. (2014), utrudnia transport tlenu i metabolitów, w organizmie. Ma to zasadnicze konsekwencje w przypadku podawania leku, gdyż zwiększa się częstość występowania miopatii z wadami jakości mięsa i zespołu niewydolności serca z wodobrzuszem.

Ograniczeń tych, można uniknąć, stosując dwie strategie, tj. dodając nowe kryteria, ukierunkowane na biologiczny szlak, na który ma wpływ skorelowana odpowiedź selekcji, lub modyfikując środowisko – zmniejszając niepożądany jego wpływ na cechę. W przypadku puchliny brzusznej wypróbowano obie strategie, a zwiększenie cząstkowego ciśnienia tlenu we krwi, okazało się bardzo skuteczne w przypadku niewydolności sercowo-naczyniowej. Biologiczne ograniczenia, zwiększyły złożoność programów hodowlanych, obejmujących nowe cechy, co nie zmniejsza ograniczeń, ale osłabia nacisk selekcyjny. Nagromadzenie metabolicznych zaburzeń, nie świadczy dobrze o długotrwałej selekcji, wymagając jej rewizji, pod kątem wyboru bardziej odpornych ptaków.

Innym, ważnym biologicznym czynnikiem, ograniczającym selekcję kur mięsnych, jest antagonizm między wczesnym tempem wzrostu masy ciała a zdolnością ich do reprodukcji. Kury mięsne winny otrzymywać ≤90% ich nieograniczonego spożycia paszy, by zachować zdolność do rozmnażania. Ograniczenie paszy zapobiega niepożądanej, skorelowanej reakcji na selekcję. Jest jednak granica ograniczania żywienia, gdyż są sytuacje, w których określony gatunek drobiu, musi przez krótki okres rosnąć bardzo szybko, z niewielkim wpływem na późniejszą masę ciała – dorosłego ptaka. Kurczęta mięsne należy selekcjonować na kształt krzywej wzrostu, wykazującej początkowo wysoki przyrost masy ciała, a umiarkowany – pod koniec odchowu. Tak należy postępować, by uniknąć biologicznej zapaści u ciężkich ptaków, które nie są w stanie się rozmnażać.

Kury nieśne

Niepożądane trendy wpływają na biologiczne zrównoważenie kur nieśnych. Osteoporoza jest konsekwencją przemiany wapnia i przebudowy kości, tworzenia się skorupy jaj oraz długości okresu nieśności. Podobnie jak u kur mięsnych, programy selekcyjne, dostosowano do przezwyciężenia tego efektu, przy poprawie nieśności, a także stosując metody chowu kur, utrzymujące ich fizyczną aktywność.

Problemy behawioralne związane z wydziobywaniem piór i kanibalizmem, częściej występują w towarowych stadach kur i ich związek z wcześniej prowadzoną selekcją – nie jest oczywisty. Wyniki selekcji kur nieśnych, utrzymywanych w indywidualnych klatkach – na liczbę jaj, były takie same, jak w przypadku selekcji na wyższą ilość uzyskanego od kury potomstwa. Dlatego rosnąca ilość agresywnych kur, będzie istotnym ograniczeniem w indywidualnej selekcji na nieśność. W programach hodowlanych wprowadza się grupową selekcję, a w przewidywaniu wartości genetycznej – uwzględnia się społeczne związki. Genetyka behawioralnych cech jest bardziej złożona, niż dziedziczenie wzrostu lub produkcji jaj, ponieważ na zachowanie się ptaków, wpływa szereg interakcji, stanowiąc nowe wyzwanie selekcjonerom.

Nieśność kur jest znakomitym przykładem biologicznie, ograniczanej cechy, której cykl wynika ze zbieżności między okołodobowym rytmem nieśności – wynoszącym 24 h a endogennym, owulacyjnym rytmem, który jest bardziej zmienny. W wyniku selekcji, u większości niosek, rytm wewnętrzny trwa ±24 godzin, skutkując maksymalną produkcją 1 jaja/dobę i sprzyja wyrównaniu się obu rytmów.
Biologiczny rytm jajeczkowania ogranicza kurom intensywność nieśności/dobę. Sheldon w latach 80-tych XX w. wykazał, że kury mogą znosić normalne jaja w krótszych odstępach czasu: <24 godziny (ahemeralna doba). W takich warunkach kury znosiły co 22, a nawet co 20 godzin. Ten system chowu jednak okazał nieopłacalny i selekcjonerzy, starając się przezwyciężyć biologiczne ograniczenia nieśności, duży selekcyjny nacisk, kładą na „wytrwałość nieśności”.

Etyczne granice selekcji

Przyczyny etycznych problemów, związane są z bólem i przeżywalnością, wysoko produkcyjnych ptaków jak np. kulawizny u brojlerów, które mimo to, uzasadniają pokrycie zapotrzebowania ludzi na białko. Biorąc pod uwagę restrykcyjne ograniczenia paszy w hodowli kur mięsnych, ptaki te są stale głodne, a sytość zwierząt, jest jednym z warunków dobrostanu, uznanych przez Unię Europejską. W intensywnym chowie brojlerów przewlekły stan cierpień, trwa prawie przez całe ich życie. Głównym etycznym problemem przy tworzeniu, wysoce wyspecjalizowanych, towarowych zestawów kur nieśnych, jest uśmiercanie jednodniowych kogutków, które bardzo wolno rosną. Proponowany powrót, do tworzenia linii o dwukierunkowym użytkowaniu, wprowadziłby poważną reorientację w selekcji, ograniczając w dużym stopniu genetyczne doskonalenie, „bardzo nieśnych, komponentów” towarowych zestawów niosek.
Abstrahując od filozoficznego pytania, jakie prawo upoważnia ludzi, do zabijania zwierząt na pokarm, to selekcja drobiu, zmierzająca do zwiększania ich wydajności, nie powinna wywoływać u nich chronicznego stanu bólu. Odpowiada za to rynkowy popyt, a dystrybutorzy przetworzonej żywności, nie są świadomi problemów związanych z dobrostanem drobiu, występującym w łańcuchu produkcyjnym. Dlatego organizacje pozarządowe (NGO), przystąpiły do działań na poziomie rynkowym, zwiększając świadomość konsumentów o znaczeniu dobrostanu drobiu. Najbardziej skuteczną okazała się akcja przeprowadzana od 2013 r., w holenderskich supermarketach pod hasłem „Kurczak jutra”. Supermarkety zmodyfikowały wymagania dla swych dostawców, precyzując je w odniesieniu do spowolnienia tempa wzrostu brojlerów (<50 g/dzień), zmniejszenia wielkości obsady/m2 i poprawy warunków środowiskowych w brojlerni. W 2016 r., na holenderskim rynku, udział wolno rosnących brojlerów wzrósł do 50%.
Kolejne obawy natury etycznej, wynikają z faktu, że wysoko produkcyjny drób, wymaga ściśle kontrolowanych warunków środowiskowych oraz ograniczeń w profilaktycznym stosowaniu antybiotyków, powodującym rosnącą na nie oporność, która wpływa na ludzkie zdrowie. Obserwuje się pewną sprzeczność: gdyż dbanie o zdrowie drobiu, poprzez stosowanie antybiotyków, zagraża zdrowiu ludzi, ale mimo to stosuje się je, w intensywnej produkcji jaj i mięsa drobiowego. Uzasadnia się to koniecznością pokrycia potrzeb rosnącej ludzkiej populacji – na białka zwierzęce.

Wpływ temperatury na wyniki selekcji

W produkcji drobiarskiej jest bardzo ścisła kontrola warunków środowiskowych, ze szczególnym uwzględnieniem wymagań, dotyczących żywienia, oświetlenia, temperatury i zdrowia ptaków. Szczególną uwagę poświęca się temperaturze, gdyż produkcja drobiu rozwija się bardzo w krajach o tropikalnym klimacie, a w rejonach o umiarkowanej temperaturze, fale upałów
– powodują duży udział padnięć. Wysoko produkcyjne ptaki, są bardziej wrażliwe na wysoką ciepłotę, głównie ze względu na metaboliczne procesy związane z syntezą białka. Wydajność selekcjonowanych linii drobiu – jest wyższa od lokalnych, nieselekcjonowanych populacji. Do przezwyciężania tych ograniczeń, służą urządzenia chłodzące i strategie żywieniowe. Klimatyzacja wiąże się z problem zasilania energetycznego, a nawet z kwestią etyczną, ponieważ w niektórych krajach, brojlery są utrzymywane w lepszych, warunkach temperaturowych – niż ludzie, których trzeba nakarmić białkiem zwierzęcym.
Obniżenie temperatury otoczenia do 14OC, nie zmieniło masy ciała i jakości mięsa brojlerów, w porównaniu z utrzymywanymi w standardowej temperaturze – 21OC. Sugeruje to, że na cechy jakości mięsa kurcząt, mniej wpływają warunki termiczne, a bardziej selekcja (Zahoor i in., 2016).
Proponuje się zwiększenie tolerancji kur na ciepło, wykorzystując geny, zmniejszające okrywę piór jak np. gołoszyjność, lub gen determinujący całkowity brak opierzenia (Cahaner i in., 2008). Takie rozwiązania nie są jednak powszechnie stosowane, gdyż całkowicie nagie kurczęta, nie są atrakcyjne dla konsumentów. W związku z tym prowadzone są badania nad selekcyjnymi kryteriami, poprawiającymi tolerancję kurcząt na temperaturę (Tixier Boichard, 2018).
W porównaniu z przeżuwaczami wielkotowarowy chów drobiu, uważany jest za bezpieczny, z punktu widzenia produkcji cieplarnianych gazów. Dyskutowane jest stosowanie w żywieniu wysoko produkcyjnego drobiu, pasz wysokiej jakości, składających się głównie z soi i kukurydzy, również wykorzystywanych w żywieniu ludzi i uprawianych na gruntach ornych, które mogą być przeznaczone do produkcji innych, białek roślinnych. W związku z konkurencją między paszą dla drobiu a żywnością ludzi, należy przeanalizować użytkowanie gruntów oraz udział produktów zwierzęcych, w zrównoważonym żywieniu człowieka (Van Zanten i in., 2016). Preferowane są białka, pochodzące od zwierząt utrzymywanych na pastwisku. Zaproponowano optymalny model udziału (%) białka zwierzęcego w żywieniu człowieka, w zależności od wielkości populacji ludzkiej i udziału gruntów, nieodpowiednich dla produkcji roślinnej (Van Kerenbeek i in., 2016).

Podsumowanie

Selekcja drobiu może osiągnąć szczyt, gdy program obejmie wszystkie interesujące allele. W zamkniętych populacjach, po >50 selekcjonowanych pokoleniach, następuje przemieszanie i interakcje genów oraz mutacje. Selekcja równocześnie na wiele cech, bardziej opóźnia genetyczny postęp, niż selekcja na pojedyncze cechy.

W rozważaniach przyczyn ograniczeń selekcji drobiu należy uwzględnić także czynniki etyczne i środowiskowe. Pozytywna reakcja na selekcję jest głównie zagrożona chowem wsobnym, ograniczającym zmienność genetyczną, często nieuwzględnianą w doskonaleniu populacji. Biologiczne ograniczenia pojawiają się, gdy w wyniku selekcji, sprawnościowe cechy drobiu są tak zdegradowane, że zagrożone jest życie ptaków. Ograniczenia te obniżają nieśność kur, na skutek częstych złamań kości, w wyniku stosowania nieodpowiedniego, programu hodowlanego, nowych kryteriów selekcyjnych, zmian metod chowu lub wdrożenia niewłaściwych technologii. Ocena dobrostanu ptaków ujawnia etyczne kwestie. Kulawizny u brojlerów lub spontaniczne złamania kości niosek, są bolesne i powstaje pytanie, czy uzasadniają one potrzebę ludzi, na spożywanie białka – pochodzącego od tak utrzymywanego drobiu? Wprowadzane regulacje lub wymogi rynkowe, ograniczające wydajność ptaków, zgodnie z ich dobrostanem – ograniczają selekcję. Drób wymaga alternatywnych źródeł paszy dobrej jakości, przetwarzanej na żywność dla ludzi oraz chowu drobiu w warunkach wysokiego dobrostanu, zachowując wysoką produkcyjność, dobrą jakość produktu i dobre zdrowie. Systemy produkcji jaj i mięsa drobiowego powinny być uważane za zrównoważone ekosystemy, wpływające także na ludzi.

Ograniczenia w selekcji drobiu, dotyczą nie tyle strony genetycznej, co wynika z trudności w prowadzeniu zrównoważonej selekcji, dostosowanej do różnych wymogów konsumentów i sprostaniu zrównoważonym systemom odżywiania ludzkich społeczeństw.
FAO promuje przejście na zrównoważony rozwój, żywnościowych i rolniczych systemów, w oparciu o agroekologię, której hodowlaną strategią, winien być chów wybranych genotypów, dostosowanych do różnorodnych produkcyjnych warunków i potrzeb konsumentów. Kluczem do tworzenia hodowlanych linii drobiu, jest wysoka zmienność genetyczna, której sprzyja posiadanie in vivo lub in vitro, lokalnych populacji drobiu, umożliwiających genetyczne doskonalenie, przez krzyżowanie i/lub tworzenie nowych populacji.