El sistema de alimentación avícola es una de las industrias alimentarias más grandes y de más rápido crecimiento en todo el mundo. Se estima que cada año se crían más de 50 mil millones de pollos en todo el mundo, tanto para huevos como para carne (pollos de engorde). El sector avícola actualmente supera a otros mercados cárnicos, y se espera que más de la mitad de toda la carne producida para 2025 en todo el mundo provenga de pollos. Satisfacer las demandas de un mercado en expansión representa un desafío formidable para el manejo de la fertilidad para la industria avícola.
Un componente fundamental de este desafío se basa en garantizar tasas de fertilidad consistentemente altas. Sin embargo, el crecimiento de la industria avícola se ha correspondido con caídas en la fertilidad de las existencias comerciales. En junio pasado, el Wall Street Journal informó que durante los primeros cinco meses de 2017, el porcentaje de huevos que eclosionan en pollos de engorde de EE. UU. Fue el más bajo en más de una década, con drásticas repercusiones financieras para la industria avícola. Una caída del 1% se traduce en una pérdida estimada de 121 millones de dólares.
Si bien la industria avícola ha considerado históricamente la fertilidad como un problema fisiológico de algunos machos, las investigaciones en curso revelan que este punto de vista es engañosamente simplista. La realidad es que la variación en la fecundidad es un tema complejo porque la fecundidad está determinada por la interacción de factores masculinos y femeninos en múltiples niveles.
Efectos masculinos
Los experimentos de inseminación artificial combinados con los avances tecnológicos recientes en el análisis de esperma asistido por computadora (CASA), han iluminado los mecanismos que sustentan la eficiencia fertilizante de un eyaculado. Tanto el número de espermatozoides inseminados como su motilidad, a menudo medida como velocidad de nado, determinan la probabilidad de que una eyaculación fertilice los óvulos ovulados durante los días sucesivos después de la inseminación. Estos factores son especialmente importantes para predecir la paternidad cuando los eyaculados de diferentes machos compiten para fertilizar el mismo conjunto de huevos, como suele ocurrir en las gallinas.
Un avance significativo es el descubrimiento de que el rendimiento de los espermatozoides está fuertemente influenciado por el líquido seminal, el componente líquido fisiológico no espermático de un eyaculado. Estudios proteómicos recientes indican que el fluido seminal del pollo es muy complejo y comprende entre 1400 y 1500 proteínas implicadas en una amplia gama de funciones. La evidencia experimental sugiere que el líquido seminal puede influir en la velocidad de nado de los espermatozoides, y la proteómica del genoma completo del líquido seminal de los eyaculados con motilidades de espermatozoides divergentes ha comenzado a arrojar luz sobre las proteínas implicadas en la velocidad de nado de los espermatozoides. Este es un enfoque prometedor que puede aprovechar la publicación del genoma del pollo para identificar las proteínas responsables de la fertilidad masculina.
Las características de los eyaculados varían enormemente dentro de cada hombre. Gran parte de esta variación se explica por el comportamiento sexual. El número de espermatozoides, la motilidad de los espermatozoides y la abundancia de proteínas individuales del fluido seminal cambian drásticamente debido al agotamiento durante el apareamiento sucesivo y debido a la inversión preferencial del macho en ciertas oportunidades de apareamiento.
Por ejemplo, los machos suelen invertir preferentemente en el apareamiento con hembras sexualmente novedosas o hembras que se aparean con otros machos. Como forma extrema de asignación diferencial de espermatozoides, los machos a menudo se aparean sin entregar semen. Hemos demostrado que este comportamiento desconcertante tiene sentido evolutivo porque reduce la receptividad de una hembra al apareamiento con otros machos al mismo tiempo que permite al macho ahorrar recursos para oportunidades de apareamiento más valiosas pronto. Estas respuestas de comportamiento tienen repercusiones cruciales, pero poco apreciadas, en los patrones de fertilización.
Efectos femeninos
Cada vez está más claro que las hembras juegan un papel fundamental en su comportamiento de apareamiento y su respuesta a las inseminaciones posteriores al apareamiento. Por ejemplo, nuestro trabajo ha demostrado que las hembras pueden controlar la frecuencia de apareamiento y pueden cambiar el día en que se aparean plásticamente en respuesta al entorno social. Esto es importante porque la probabilidad de que una inseminación produzca fertilización cambia drásticamente durante el día. Las respuestas de las hembras después del apareamiento también tienen un impacto crucial en el éxito de la fertilización de una inseminación.
Nuestro trabajo ha demostrado que las hembras pueden expulsar hasta el 90% de una inseminación inmediatamente después del apareamiento y que la probabilidad de expulsión de semen cambia de forma predecible entre los machos y con el orden de apareamiento, reduciendo drásticamente las posibilidades de que algunos machos logren la fertilización a pesar del apareamiento. Otras respuestas posteriores al apareamiento son más sutiles pero no menos influyentes. Los espermatozoides se almacenan en órganos de almacenamiento de espermatozoides femeninos especializados hasta por tres semanas.
Si bien los mecanismos que sustentan el almacenamiento de esperma femenino siguen sin resolverse, nuestro trabajo sugiere que los eyaculados no son tratados por igual por el tracto reproductivo femenino. La utilización diferencial de los espermatozoides femeninos está influenciada por la similitud genética entre las respuestas inmunológicas masculinas y femeninas a su esperma. Estos efectos femeninos son importantes para determinar el éxito de la fertilización de diferentes parejas y también pueden reducir la cantidad de huevos fertilizados, particularmente junto con los efectos masculinos.
Efectos a nivel de bandada
Si bien la noción de que la fertilidad está fuertemente influenciada por los efectos de los machos o las hembras puede no sorprender, menos apreciado es el papel fundamental que juegan las interacciones sociales entre aves individuales dentro de la bandada. De hecho, este es un aspecto de la fertilidad que ha sido ignorado en gran medida por la industria avícola. Las bandadas de pollos están estrechamente estructuradas en jerarquías sociales específicas por sexo. La posición de las aves individuales dentro de la jerarquía determina el acceso a las oportunidades de apareamiento y la exclusividad de estas interacciones de apareamiento.
Factores como el tamaño de la parvada, la proporción de sexos y la estructura del medio ambiente modulan aún más estos efectos, al determinar quién se apareará con quién, con qué frecuencia y cuándo durante el día. Estos efectos pueden dar como resultado que los individuos fisiológicamente fértiles tengan un rendimiento inferior con consecuencias para la fertilidad de toda la parvada, con consecuencias drásticas para el éxito reproductivo de las aves individuales y la fertilidad de toda la parvada. Es importante destacar que las dinámicas sociales que conducen a una baja fertilidad a menudo también conducen a un mal bienestar animal con un intenso acoso sexual de los machos a las hembras.
Nuevos enfoques
La naturaleza compleja de la fertilidad significa que las herramientas tradicionales basadas en ensayos individuales de los rasgos de fertilidad masculina a menudo son inadecuadas. En cambio, se requiere un enfoque de precisión, desarrollando estrategias de gestión adaptadas a las parvadas individuales. Estas estrategias deben integrar información a diferentes niveles, combinando múltiples rasgos de fertilidad masculina con datos sobre la utilización del esperma femenino y, fundamentalmente, patrones de comportamiento socio-sexual. Este enfoque integrado promete ofrecer un manejo más eficiente de la fertilidad en las parvadas comerciales, con posibles beneficios para el bienestar animal.