تعیین جنسیت جوجه ها پیش از تفریخ بصورت اتوماتیک

رویای تعیین جنسیت جوجه ها پیش از تفریخ کم کم تبدل به واقعیت می شود.در مقاله ذیل اصول و روش های کاربردی ویژه أی شرح داده شده است.

---

تعیین جنسیت جوجه ها پیش از تفریخ بصورت اتوماتیک
رویای تعیین جنسیت جوجه ها پیش از تفریخ کم کم تبدل به واقعیت می شود.در مقاله ذیل اصول و روش های کاربردی ویژه أی شرح داده شده است.
صنعت جوجه کشی جهان هر ساله میلیاردها جوجه یکروزه تولید می کندکه هر جو جه پس از تفریخ تعیین جنسیت می شود. جوجه های نر از همان ابتدا به تدبیر انسان جدا شده و جوجه های ماده برای تولید تخم مرغ پرورش داده می شوند. معدوم ساختن جوجه های نر باعث سلب حقوق حیوانات و صرف کردن مباحث گوناگون حول محور ذکر شده در صنعت مرغداری می شود. با استفاده از فن آوری رو به رشد جاری می توان جوجه ها را پیش از تفریخ بصورت اتوماتیک تعیین جنسیت نمود و جنین های درون تخم ها را به جای قربانی کردن جوجه های یکروزه ، به شیوه أی معقول و مقبولِ عام معدوم ساخت.
علاوه بر آن تعیین جنسیت جوجه ها بصورت خودکار باعث کاهش استرس ناشی از تعیین جنسیت دستی می شود که نهایتا منتج به کاهش دورهء انتظار جوجه ها شده و دسترسی سریع تر به آب و دان را میسر می سازد. اصول اولیه روش مذبور عبارت از تعیین استروژن در مایع آلانتوئیکِ موجود در تخمِ جنین های ماده است.
ابزارهای اولیه ویژه ای برای نیل بدین مقصود ابداع شده اند که به شرح ذیل میباشند:
▪ ابزار اولیه جهت جمع آوری نمونه های مایع آلانتوئیک از تخم ها در آخرین مراحل رشد جنین
▪ ابزار اولیه جهت تعیین میزان استروژن در نمونه های مایع آلانتوئیک
▪ ابزار اولیه جهتِ دسته بندی و انجامِ واکسیناسیون تخمی و در آخر انتقالِ تخم های تعیین جنسیت شده ابداع و تکمیل این نوع دستگاه ها در مقیاس تجاری در مرحله آزمایش است.
اصول تعیین جنسیت به روش دستی
اصول اولیه تعیین جنسیت به روش ژاپنی یا رکتال در سال ۱۹۲۰ میلادی پایه گذاری شد. با این روش ژاپنی ها در یافتند طی یکی دو روزِ ابتدای زندگی جوجه می توان از روی برجستگی ها ، خطوط و چین های رکتوم پی به جنسیت جوجه برد (Jull, ۱۹ ۳۴; Masui &Hasimoto ,۱۹۳۳ ). تعیین جنسیت به روش رکتال تغریبا نوعی هنر است که اغلب توسط آسیایی ها انجام می شود و مهارت و تمرکز ویژه أی همچون تمرکز زِن (Zen) را می طلبد ( Hoh,۱۹۹۷ ). به علت سرعت عمل بالای سِکسرها اغلب حدود ۴/۱% تا ۸/۱% وازدگی (اشتباه)و ۵/۰% تا ۰/۱% میزان مرگ و میر بالا می رود. آن ها معمولا کارگرهای قراردادی هستند و مدام از یک جوجه کشی به جوجه کشی دیگر می روند. آن ها در جوجه کشی اغلب ساعات کسل کننده أی را می گذرانند. آمد و شدِ این افراد بین جوجه کشی ها همواره صنعت مرغداری را در معرض انتقال بیماری ها بین مراکز تولید طیور قرار می دهد.
روش دیگر تعیین جنسیت استفاده از سرعت رشد پرها در جوجه های هم خون است که عامل اصلی آن ژن K است (Warren,۱۹۷۶ ) . در این روش با آزمایش طول نسبی پوشش اولیه و پرپوشِ بال در جوجه های یکروزه ای که حامل ژن K هستند جنسیت جوجه تعیین می گردد. در این روش همواره فرض بر آن است که جوجه های مذکر ژن رشد کند پر و جوجه های ماده ژن رشد سریع پر را حمل می کنند. این روش نسبت به روش ژاپنی ارزان تر بوده ونیاز به نیروی کارٍ ماهر نیز ندارد. اما ژنٍ K که سرعت رشد پرها را تعیین می کند با نوعی ویروسٍ اندوژن ( ویروسی از خانوادهء اونکورنا ـ مترجم ) (Bacon et al., ۱۹۸۸ ) ارتباط دارد. این ویروس باعث نوعی مقاومت ایمو نولوژیک (مصونیت) در برابر بیماری لوکوز لمفوئید (Crittenden et al., ۱۹۸۷) می شود و لذا در پرورش انبوه نوعی نقص محسوب می شود. برخی از نژادهای طیور نیز دارای رنگ های ویژه ای در پرهای خود هستند که در هر جنس متفاوت می باشد اما این نژادها نیز به اندازه نژادهای دیگر دارای ارزش تجاری نیستند. لازم به ذکر است میزان خطای تعیین جنسیت بر اساس رنگ بیشتر از خطای روش تعیین جنسیت از روی سرعت رشد پر است.
اصول تعیین جنسیت به روش خودکار
استقبال از روش تعیین جنسیت جنین طیور بصورت خودکار منوط به کارکرد دستگاهی است که دقتِ تمایز آن برای هر ۲۰۰۰۰ تا ۳۰۰۰۰ تخم در ساعت حدود ۵/۹۸% باشد. البته هزینه تمام شده نیز نباید بیش از هزینه تعیین جنسیت به صورت دستی باشد. تحقیقات پیشین عوامل فیزیولوژیک دیگری را اصول کار خود قرار داده بودند مانند : سرعت ضربان قلب (Laughlin et al .,۱۹۷۶ ;Glahn et al ۱۹۸۷ )، تمایز PCR از روی کرومزوم W ویژه در جنس ماده( Clinton ;۱۹۹۴;Uryu et al ۱۹۸۹;Petitte,۱۹۹۲ ) ، رزونانس هسته ای مغناطیسی برای تعیین تمایزات آناتومیک مثل اختلاف در غدد دو جنسِ نر و ماده(Vandenabeele, et al ,۱۹۹۳) ،و در نهایت سیر و روندِ سلول شناختیِ تخم به عنوان اصول اصلی و بالقوه تعیین جنسیت تخمِ طیور . اما اصول طرح شده در این مقاله شامل تعیین ترکیبات مختص جنس در مایع جنینی تخمِ مرغ است( Gill et al ,.۱۹۸۳ ).
اساس تعیین جنسیت دستگاهِ خودکار وجودِ ترکیبات استروژنی در مایع آلانتوئیک جنینهای ماده و عدم وجود این ترکیبات در مایع جنینی جنین های نر میباشد. پیشتر میزان استرادیول در مایع آلانتوئیک جنین های گوشتی ۱۷ روزه به وسیله کیت تجاری آن موسوم به کیت RIA (Diognostic Products,Los Angeles ,california ) اندازه گیری شده است.سطح استرادیول در مایع آلانتوئیک جنین های نر قابل یافت و اندازه گیری نیست و یا اگر یافت شود کمتر از ۴۲Pg/mg است. اما سطح استرادیول یافت شده در مایع الانتوئیک جنین های ماده چیزی حدود ۸۳۰-۱۱۳ Pg/mg می باشد که دست کم سه بار بیشتر از مقدار یافت شده در جنین های نر است.
طی تحقیقات به عمل آمده بر روی ۴۹۰ نمونه مایع آلانتوئیک معلوم شد استروژن ترکیب شیمیایی بی نظیری است که به سادگی می توان به وسیله آن جنسیت جنین طیور را آشکار ساخت. استروژن موجود در مایع آلانتوئیک اغلب به صورت ترکیبات “سولفات” یا” گلوکورونید” یافت می گردد. برای یافتن استروژن آزاد در مایع آلانتوئیک این مایع ابتدا باید با سولفاتاز یا گلوکورونیداز فراوری شود (تا استروژن از ترکیبات دیگر جدا شود) . جنین مرغ را می توان بر اساس وجود ترکیبات استروژنی در مایع آلانتوئیک جنین ماده در خلالِ روزهای ۱۳ تا ۱۸ زندگی جنین تعیین جنسیت کرد . لازم به ذکر است توجه به سن گله یا نژاد جوجه ها ضرورتی ندارد.
بررسی تحلیلی ترکیبات استروژنی موجود در مایع آلانتوئیک
دستگاه خودکار تعیین جنسیت مجهز به یک سنسور زنده ( LifeSensors Inc.Malven PA ) جهت تشخیص ترکیبات استروژن در مایع آلانتوئیک است. این سنسور زنده به لحاظ ژنتیک یک مخمر اصلاح شده است که تولید و ترشح گیرنده استروژن انسانی برای آن تعریف شده است ، ژن حامل که دارای عامل عنصر پاسخگوی به استروژن است با آنزیم galactosidase B- E .coliجفت گردیده است( Butt & Chen ,۱۹۹۹ ). این سلول مخمر همچنین قادر به تولید و ترشح آنزیم E.coli glucuronidase است ، این آنزیم دارای قابلیت شکستن ترکیبات “گلوکورونید – استروژن” است.
استروژن به کمک آنزیم یاد شده از ترکیب گلوکورونید – استروژنِ موجود در مایع جنینی جداسازی می شود. گلوکورونیدازمی تواند دارای منشاء ترشح از سنسور مخمر باشد و یا آنکه به محیط رشد مخمر افزوده شده باشد. گیرنده استروژن در حضور استروژن با عناصر پاسخگو به استروژن تشکیل باند یا پیوند می دهد و نسخه برداری از ژن حامل را آغاز می کند. بدین ترتیب میزان غلظت استروژن در مایع آلانتوئیک با مقدار تحریک ژن حامل پیوستگی پیدا می کند. فعالیت محصول ژن حامل یعنی B_galactocidas با استفاده از سوبسترایی موسوم به O_Nitrophenil_beta-D_Galactopyranosidas (ONPG ) اندازه گیری می شود . ترکیب نهایی ماده أی زردرنگ است که برای کالری متری یا اندازه گیری از روی رنگ مورد استفاده قرار می گیرد. سنسور زنده قادر است مقادیر پیکومولارِ هورمونِ تانیث یعنی استروژن را تشخیص دهد. سویهء اصلی این سنسور زنده یعنی مخمر ( Saccaromyces Cervasia )کاربرد فراوانی در صنعت پخت نان دارد.
سنسور حیرت انگیز ما قادر است تنها با استفاده از ۴ul از مادهء آلانتوئیک , نر یا ماده بودن جنین را تشخیص دهد اما دستگاه خودکار تعیین جنسیت برای اطمینان از نتایج حاصله از ۲۰ul مایع جنینی استفاده می کند. نتیجهء کار سنسور در آزمایشگاه ۱۰۰% موفقیت آمیز بوده است.
نمونه برداری از مایع آلانتوئیک
مایع آلانتوئیک محیطِ ترشحی متابولیت های نیتروژنی جنین مرغ محسوب می شود (Romanoff, ۱۹۶۷ ). مایع آلانتوئیک از حوالی روز پنجم زندگی جنین پدیدار می شود وتا سیزدهمین روز به حداکثر مقدارِ خود می رسد. با کم شدن رطوبت محیط و باز جذب آن حجم این مایع نیز کاهش می یابد اما تا روز هجدهم هنوز حجم قابل تمایزی ( mls ۱تا ۲ )از آن قابل تشخیص می باشد( Romanoff, ۱۹۶۷ ).
تنها موانع بینِ مایع آلانتوئیک و پوستهء تخم مرغ غشاء های داخلی و خارجی پوسته و غشا های کوریو آلانتوئیک هستند. هر چند که مایع آلانتوئیک تمام محیطِ تخم مرغ واجدِ جنین را احاطه کرده است اما تجمع آن بیشتر در راس تخم مرغ درست زیرِ غشاءهایی است که روی اتاقک هوایی قرار دارند. علت تجمع مایع آلانتوئیک در راس تخم مرغ بیشتر به خاطر نیروی جاذبه و جایگزینی جنین و کیسهء زرده در زیر است. به خاطر متغییر بودن حجم کیسهء هوایی بین تخم مرغ ها نمونه برداری از مایع آلانتوئیک در وضعیتِ ایستادهء تخم مرغ اغلب با مشکلاتی همراه است.
می توان از نیروی جاذبه برای راندنِ مایع آلانتوئیک به محل مناسب نمونه گیری استفاده کرد. اگر تخم مرغ را در محور طولی آن بخوابانیم ، مایع آلانتوئیک در راس درست زیرِ پوسته قرار می گیرد. بدین ترتیب با خواباندن تخم مرغ به پهلو کار نمونه برداری به میزان ۲۰ul بسیار ساده خواهد شد و آزمونِ سنسور ما میسر می گردد. کمپانی Embrox یک نمونهء ابتدایی با یک خط تولید ابداع کرده است که مایع آلانتوئیک را از تخمِ جوجه های گوشتی نمونه برداری می کند. با بهینه کردنِ فرایندِ نمونه برداری هنگام استقرار تخم مرغ در محور طولی در جزئیاتی چون عمق نمونه برداری ، نوع سوزن مورد استفاده ، میزان مکش ، و زاویهء استقرارِ تخم مرغ حدود ۹۶% از تخم مرغ ها آزمایش خود را با موفقیت گذراندند. در نمونه های بعدی تجاری باید عملکرد دستگاه بهتر باشد.
نمونه ابتدایی دستگاه خودکار تعیین جنسیت
کمپانی Embrex یک نمونهء تجاری ابتدایی با قابلیت ۵۰۰۰ هزار تخم مرغ در ساعت ابداع کرده است که هم اکنون در حال سپری کردن آزمایش خود در یک سالنِ جوجه کشی است و سازندگان پیوسته برای بهینه شدن عملکردِ دستگاه در تلاشند. دستگاهِ خودکارِ تعیین جنسیت شامل سه اتاقکِ مستقل از هم است که به وسیلهء یک شبکه باهم ارتباط دارند. اتاقک ِاول ، محفظه ای است که از مایع آلانتوئیک نمونه برداری می کند. دسته أی از تخم مرغ ها طی روزهای ۱۵ ، ۱۶ یا هفدهمین روز از ۲۱ روز دوره رشد جنین به صورت دستی ،طیِ چرخه ای جمع آوری می شوند و بر روی نقاله ای قرار می گیرند. سپس یک سنسورِ نوری به صورت اتوماتیک تخم مرغ های تمیز را تشخیص داده و سپس تخم مرغ های کثیف به وسیلهء لوله های مکنده أی جدا شده ودر شانه هایی جداگانه قرار می گیرند.
در مرحلهء بعد شانه های مذکور دوباره تخم مرغ ها را به جایگاهشان باز گردانده و متمرکز می سازند. حال نوبت سوزن نمونه برداری است که درست در مرکز، در عمق ویژه أی وارد هر تخم مرغ شده و ۲۰ul مایع آلانتوئیک را نمونه برداری می کند .حال نمونه های مایعِ جمع آوری شده در شیارهای ِیک قالب پلاستیکی با بارکد ترموفرم ( بارکدِ ساخته شده به وسیلهء حرارت ) ریخته شده و ته نشین می گردند. هر قالب تغریبا دارای ۲۵۰۰ شیار است که به همان ترتیب همانندِ تخم مرغ ها قرارگرفته اند. سوزن ها در پیِ هر نمونه برداری از هر تخم مرغ تمیز می شوند. در مرحله بعدی تخم مرغ ها در شانه هایِ واجدِ بارکد به صورت ایستاده دوباره قرار گرفته و مجدداً به محل سالن جوجه کشی بازگردانده می شوند.سپس قالب های آزمایش به صورت دستی در چرخدستیِ قفسه داری قرار می گیرند . حال نوبت کامپیوتر شبکه است که بارکدِ شانه های تخم مرغ را با قالب های حاوی مایعِ آلانتوئیک تطابق دهد. اتاقکِ دوم یک نمونهء آزمایشگرِ خودکار است. به کمکِ یک اپراتور چرخدستی ِحاویِ قفسه های قالب ها واردِ دستگاهِ خودکارِ آزمایشگر می شود.
قالبها به کمک یک سیستمِ انتقال دهنده زیرِ سُرنگ توزیع قرار می گیرند. در این بخش سرنگ توزیع به هر شیار ۳۰ul مٌعرفِ ویژهء سنسورِ زنده اضافه می کند. افزودنِ معرف به شیارهای یک قالب ۵ تا ۶ دقیقه زمان نیاز دارد. سپس هر قالب به طور جداگانه به مدت ۴ ساعت در یک محفظهء انکوباتور تحت شرایط تعریف شده قرار می گیرد. در مرحلهء بعد سوبسترای ONPG به طور اتوماتیک به هر شیار افزوده می گردد ، پس از ۳۰ دقیقه رنگ های مٌعرف آشکار می گردند. با ظهورِ رنگ ها یک دوربین CCD به دقت از هر شیار اسکن می گیرد و نر یا ماده بودنِ هر تخم مرغ تعیین می گردد.
از اینجا به بعد کار ساده است ، اطلاعات جمع آوری شده با شانه های تخم مرغ ها تطبیق داده می شود . سپس تمام قالب های حاوی معرف آزمایش به صورت اتوماتیک جمع آوری شده و بر روی چرخدستی قرار می گیرند. در نهایت این قالب ها پیش از انهدام ضدعفونی می گردند تا سنسور زندهء موجود در آن ها به طور کامل از میان برود.
اتاقک سوم وظیفهء دسته بندی تخم مرغ هارا بر اساس جنسیت بر عهده دارد. همچنین در این بخش تخم مرغ های نر معدوم گشته و تخم مرغ های ماده نیز در ردیف هایی چیده- شده و پس از واکسیناسیونِ درون تخمی روانهء سبدهای تفریخ می گردند. در حقیقت این شبکهء کامل بر اساس بارکد موجود بر روی شانه ها و اطلاعات طبقه بندی شده جنسیت تخم مرغ ها را تعیین می کند.
تاثیرات این روش بر تفریح
آزمایشات بسیاری برای ارزیابی تاثیرات تعیین جنسیت به روش یاد شده در حال انجام است. در این روش ناگزیریم طی روزهای ۱۵ ،۱۶ یا هفدهمِ رشد جنین ابتدا یک سوراخ در پهلوی تخم مرغ و سپس در روزهای ۱۸ یا نوزدهم سوراخ دیگری در راس تخم مرغ برای انجام واکسیناسیون ایجاد کنیم. تا کنون آزمایشات بسیاری برای تعیین تاثیرات این روش بر تفریخ تخم صورت گرفته است.
در تحقیقات اولیه تاثیر ایزوله یا قرنطینه بودنِ محل نمونه برداری بر میزان تفریخ ارزیابی شده است. طی این آزمایش تخمِ ، مرغ های گوشتی در روز شانزدهمِ انکوباسیون به صورت دستی سوراخ شدند سپس به دستگاه های ستر بازگردانده شده و مجددا در روز نوزدهمِ انکوباسیون به صورت درون تخمی واکسینه شدند. پس از انجام دو آزمایش مشخص شد ایجاد سوراخ در پوستهء تخم مرغ در روز شانزدهم موجب کاهش تفریخ به میزان ۲ % می شود. حتی به کار بردن تدابیر ویژهء قرنطینه نیز کاهشِ تفریخ را تعدیل نکرد.
حروف A و B اختلاف معنی داری معادل ( p<.۰۵ ) است. در آزمایشات بعدی تاثیر ضدعفونی کردن جایگاه برمیزان تفریخ پیش از سوراخ کردن و نمونه برداری از تخم مرغ ها ارزیابی شد . آزمایشات از تاثیر مثبت ضدعفونی پیش از نمونه برداری خبر دادند .در این روش آثار منفی سوراخ کردنِ پوسته در روزِ شانزدهمِ انکوباسیون تا حدودی جبران می شد.در سال ۲۰۰۲ میلادی تعیین جنسیت به وسیلهء دستگاه های ابداعی اولیه و تاثیر آن ها بر میزان تفریخ ارزیابی گردید.
نتیجه
کمپانی Embrx در نهایت امکانپذیر بودنِ اصول این روش را در سالن های جوجه کشی آینده روشن خواهد ساخت. مشکلاتِ جدی این روش شاملِ مواردِ ذیل است:
امکان نمونه برداری با درصد بالا از هر تخم مرغی بدون توجه به شکل واندازهء آن البته باید تاثیرات منفی این روش بر میزان تفریخ و بر عملکرد آتی جوجه در فارم های تجاری اندک باشد.فراهم آوردن نیروی کارِ ماشینی کافی و قابل اطمینان به وسیلهء دستگاه های ابداعی ودر نهایت عملکرد دقیق و صحیحِ سنسورزنده در محیطِ جوجه کشیها.
با از میان رفتن موانع یاد شده کمپانی Embrex در آینده دستگاه هایی با قابلیت فراوری ۲۰۰۰۰ تا ۳۰۰۰۰ تخم مرغ در ساعت خواهد ساخت. در صورت موفقیت آمیز بودن این روش تا حدودی از بحث های مربوط به حقوق حیوانات در خصوص معدوم کردن جوجه های نر کاسته خواهد شد و جنجال کمتری خواهیم داشت.
مهندس وحید حقی