น้ำเชื้อวัวแช่แข็ง
น้ำเชื้อโคแช่แข็งเป็นวิธีการเก็บรักษาน้ำเชื้อโค เพื่อใช้ในการผสมเทียม ในอนาคต แม้หลังจากที่โคผู้ให้น้ำเชื้อเสียชีวิตไปแล้วก็ตาม
ประวัติศาสตร์
องค์กรผสมเทียมในยุคแรกส่วนใหญ่เป็นสหกรณ์ที่เกษตรกรเป็นเจ้าของ สหกรณ์แห่งแรกในอเมริกาจัดตั้งขึ้นที่เมืองคลินตันรัฐนิวเจอร์ซีย์โดยความพยายามของอีโนส เจ. เพอร์รี เจ้าหน้าที่ส่งเสริมการเลี้ยงโคนมจากนิวบรันสวิกและเริ่มดำเนินการเมื่อวันที่ 17 พฤษภาคม 1938 โดยมีสมาชิก 102 รายและโคนมลงทะเบียน 1,050 ตัว
การใช้เชื้ออสุจิแช่แข็งสำหรับโคนมนั้นมีมาตั้งแต่ทศวรรษ 1950 เชื่อกันว่าเชื้ออสุจิที่เก่าแก่ที่สุดที่ยังคงมีอยู่มาจากพ่อพันธุ์ชื่อ Cottonade Emmet ซึ่งเป็นสมาชิกของกลุ่ม พ่อพันธุ์ American Breeders Service ในปี 1952 มีการเก็บเชื้ออสุจิจาก Emmet ในเดือนพฤศจิกายนปี 1952 และนำมาใช้ในการผลิตลูกโค หลายครั้ง อย่างไรก็ตาม ลูกโคที่เกิดจากเชื้ออสุจิแช่แข็งครั้งสุดท้ายเกิดขึ้นในช่วงกลางทศวรรษ 1980 Osborndale Ivanhoe ซึ่งอาจเป็นพ่อ พันธุ์ โฮลส ไตน์ที่มีชื่อเสียงที่สุด ในยุคแรกของการใช้เชื้ออสุจิ เสียชีวิตในเดือนพฤศจิกายนปี 1963 แต่บางครั้ง ก็ยังมี ลูกโคเกิดจากเชื้ออสุจิแช่แข็งของเขาอยู่ Ivanhoe เป็นสมาชิกของกลุ่มพ่อพันธุ์ The Atlantic Breeder's Co-op ลูกชายของเขาที่มีอิทธิพลอย่างมาก ได้แก่ Penstate Ivanhoe Star, Provin Mtn Ivanhoe Jewel และ Fleetridge Monitor ส่วนหลานชายของเขาที่ครองสายพันธุ์โฮลสไตน์ ได้แก่ Carlin-M Ivanhoe Bell และRound Oak Rag Apple Elevation
ประเภทของบรรจุภัณฑ์น้ำอสุจิ
ในยุคแรกของการผสมเทียม น้ำเชื้อจะถูกส่งมาให้ช่างเทคนิคทุกวันจากพ่อพันธุ์ วัว เนื่องจากในเวลานั้นยังไม่มีการแช่แข็งน้ำเชื้อ จนกระทั่งมีการเติมกลีเซอรอล ลง ในสารละลายที่ใช้เจือจางน้ำเชื้อ จึงทำให้สามารถแช่แข็งน้ำเชื้อได้ ในยุคแรกๆ พ่อพันธุ์วัวจะเจือจางน้ำเชื้อลงในขวดหรือหลอดทดลองเก็บไว้ในอุณหภูมิต่ำ และส่งมาให้ช่างเทคนิคทุกวัน กระบวนการแช่แข็งถูกค้นพบโดยคริสโตเฟอร์ โพลจ์ โดยจะบรรจุน้ำเชื้อ ลงในภาชนะที่เรียกว่าแอมพูล แก้ว ปิดผนึก แช่แข็งในน้ำแข็งแห้งและแอลกอฮอล์ และเก็บไว้ในสารละลายนั้นจนกว่าจะถึงเวลาใช้ในการผสมเทียม ต่อมา บริษัท ยูเนียน คาร์ไบด์ได้คิดค้นตู้เย็นไนโตรเจนเหลวขึ้นโดยได้รับเงินสนับสนุนจากจอห์น ร็อกกีเฟลเลอร์ เพรนติสซึ่งเขาใช้เฉพาะกับพ่อพันธุ์วัวของเขาก่อน จากนั้นอีกหลายปีต่อมาจึงแจกจ่ายให้กับอุตสาหกรรมการผสมเทียม (AI) ทั้งหมดโดยไม่คิดค่าใช้จ่ายหรือค่าลิขสิทธิ์ ไนโตรเจนเหลวมีจุดเดือดที่ −195.79 °C (77 K; −320 °F) ซึ่งทำให้การเสื่อมสภาพของน้ำเชื้อวัวน้อยมาก หลอดบรรจุน้ำเชื้อถูกผูกติดกับแท่งไม้ซึ่งวางอยู่ภายในกระป๋อง กระบวนการผสมเทียมเกี่ยวข้องกับการย้ายหลอดบรรจุน้ำเชื้อไปแช่ในน้ำเย็นจัดหรือน้ำแข็ง หลอดบรรจุน้ำเชื้อจะละลายเป็นเวลาหลายนาที และเมื่อเปิดออก น้ำเชื้อจะถูกดูดขึ้นมาด้วยปิเปต
บรรจุภัณฑ์น้ำเชื้อแบบอื่นๆ ที่เคยมีการทดลองใช้ ได้แก่ "Magic Wand" ซึ่งพัฒนาโดย Badger Breeders Co-op ในช่วงกลางทศวรรษ 1960 เป็นหลอดบรรจุน้ำเชื้อแช่แข็งที่มีน้ำเชื้อเจือจางประมาณ 0.75 ซีซี โดยใช้ตัวเชื่อมต่อและอะแดปเตอร์ที่มีกระบอกฉีดยาหรือลูกยางติดอยู่ จากนั้นจึงนำไปละลายในอากาศหรือละลายในตัววัว อีกรูปแบบหนึ่งของบรรจุภัณฑ์น้ำเชื้อคือ หลอดพลาสติกแช่แข็ง โดยน้ำเชื้อจะถูกบรรจุในหลอดพลาสติกและแช่แข็งบนแท่ง เมื่อละลายแล้ว ให้ตัดปลายที่ปิดผนึกออก และต่อเข้ากับหลอดดูด น้ำเชื้อจะถูกขับออกมาทางหลอดดูด ในยุคแรกๆ มีการใช้หลอดบรรจุน้ำเชื้อหลายขนาด หลอดขนาด 1 ซีซี ใช้โดย Curtiss Breeding Service หลอดขนาด 0.75 ซีซี ใช้โดย Tri-State Breeders Co-op และหลอดขนาด 0.50 ซีซี ใช้โดย American Breeders Service เกือบทั้งหมด โดยปกติแล้ว หลอดบรรจุยาขนาด 0.75 และ 1 ซีซี จะติดอยู่กับแท่งโลหะแท่งละ 6 หลอด ส่วนหลอดบรรจุยาขนาด 0.50 ซีซี จะติดอยู่กับแท่งโลหะแท่งละ 8 หลอด
บรรจุภัณฑ์หลอดพลาสติก
ในทศวรรษ 1960 บริษัท IMV ของครอบครัวโรเบิร์ต คาสซู ในฝรั่งเศส ได้คิดค้นบรรจุภัณฑ์น้ำเชื้อแบบหลอดพลาสติกขึ้น หลอดนี้ทำจาก PVC และมีจุกสำลีสองอันพร้อมผงแป้งอยู่ตรงกลาง (ด้าน "โรงงาน") ส่วนปลายอีกด้านเปิดอยู่ น้ำเชื้อจะถูกดูดเข้าไปในหลอดแล้วนำไปวางบนหวีโดยตรง จากนั้นน้ำเชื้อจะถูกดันออกมาเพื่อสร้างช่องว่างอากาศ แล้วนำหลอดไปวางบนกองผง PVC เพื่อปิดผนึกหลอด จากนั้นนำหลอดไปแช่น้ำเป็นระยะเวลาหนึ่งเพื่ออุดปลายที่ปิดผนึกไว้ แล้วจึงเช็ดให้แห้งด้วยผ้าขนหนูและแช่แข็งบนชั้นวางโลหะ หลังจากแช่แข็งแล้ว หลอดจะถูกนำไปแช่ใน น้ำอุณหภูมิ 95 องศาฟาเรนไฮต์ และละลายเป็นเวลา 60 วินาที ก่อนนำไปใส่ใน ปืน สแตนเลสจากนั้นจึงใส่ปลอกครอบปืนและล็อคให้เข้าที่ด้วยโอริง แล้วจึงทำการผสมเทียมวัวตามปกติ
ในช่วงต้นทศวรรษ 1970 บริษัท IMV ได้คิดค้นเครื่องจักรแบบอัตโนมัติขึ้นมา เครื่องจักรนี้จะปิดผนึกหลอดบรรจุเชื้อ ( ด้วยคลื่นอัลตราโซนิค ) ทีละหลอด ต่อมาอีกหลายปีต่อมา เครื่องจักรที่สามารถบรรจุและปิดผนึกหลอดบรรจุเชื้อได้ครั้งละสามหลอดก็ถูกผลิตออกมา ซึ่งทำให้เวลาในการดำเนินการสำหรับพ่อพันธุ์วัวเพิ่มขึ้นอย่างมาก ในช่วงกลางทศวรรษ 2000 เครื่องจักรที่สามารถบรรจุหลอดบรรจุเชื้อได้ครั้งละสามหลอดและยังสามารถพิมพ์ข้อมูลที่ต้องการลงบนหลอดได้อีกด้วย ก็เริ่มวางจำหน่าย
ในช่วงปลายทศวรรษ 1960 ลุดวิก ซิมเม็ต สัตวแพทย์ชาวเยอรมัน ได้จดสิทธิบัตรวิธีการบรรจุหลอดน้ำเชื้อแบบใหม่ โดยใช้เครื่องบรรจุและปิดผนึกอัตโนมัติเต็มรูปแบบ เขาได้ก่อตั้งบริษัท Minitüb ซึ่งเป็นผู้จัดหาหลอดน้ำเชื้อและอุปกรณ์ให้กับอุตสาหกรรมมาจนถึงปัจจุบัน ในช่วงต้นทศวรรษ 1970 บริษัท IMV ก็ได้คิดค้นเครื่องจักรแบบอัตโนมัติขึ้นมาเช่นกัน เครื่องจักรนี้จะปิดผนึกหลอดน้ำเชื้อ (ด้วยคลื่นอัลตราโซนิค) ทีละหลอด จากนั้นอีกหลายปีต่อมาก็มีเครื่องจักรที่สามารถบรรจุและปิดผนึกหลอดน้ำเชื้อได้ครั้งละสามหลอดออกมา Minitüb ก็ได้พัฒนาเครื่องจักรที่สามารถบรรจุและปิดผนึกหลอดน้ำเชื้อได้ครั้งละสี่หลอดเช่นกัน ซึ่งช่วยเพิ่มความเร็วในการประมวลผลสำหรับพ่อพันธุ์วัวอย่างมาก ในช่วงปลายทศวรรษ 1990 Minitüb ได้พัฒนาเครื่องพิมพ์อิงค์เจ็ทเครื่องแรกสำหรับหลอดน้ำเชื้อ เครื่องนี้สามารถพิมพ์ข้อมูลที่ต้องการลงบนหลอดแต่ละหลอดได้ เช่น รหัสประจำตัวพ่อพันธุ์และพ่อพันธุ์ วันที่ผลิต และแม้แต่บาร์โค้ด ปัจจุบันอุปกรณ์บรรจุ ปิดผนึก และพิมพ์อัตโนมัติเป็นมาตรฐานในห้องปฏิบัติการประมวลผลน้ำเชื้อของพ่อพันธุ์วัวทุกแห่ง
การเก็บน้ำอสุจิ
สามารถเก็บน้ำเชื้อของวัวตัวผู้ได้โดยใช้ช่องคลอดเทียม (AV), เครื่องกระตุ้นการหลั่งน้ำเชื้อด้วยไฟฟ้าหรือโดยการนวดด้วยมือ
การเตรียม AV
การใช้งานที่ต้องการมากที่สุดคือ AV (อุปกรณ์ช่วยขับถ่าย) AV ประกอบด้วยท่อยางหนาขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง ประมาณ 5 ซม. (2.0 นิ้ว) และยาวประมาณ 46 ซม. (18 นิ้ว)หรือมากกว่า (ในบางกรณีอาจสั้นกว่า) จะมีการติดตั้งหรือเจาะรูสำหรับติดฝาเกลียวขนาดเล็กไว้ตรงกลางของตัวเรือน จากนั้นจะใส่ชิ้นส่วนยางลาเท็กซ์หรือ ซิลิโคน (โดยปกติจะมีพื้นผิวหยาบด้านใน แต่ในบางกรณีอาจมีพื้นผิวเรียบ) เข้าไปในท่อและดึงให้ตึงทั้งสองด้าน จะมีชิ้นส่วนยางลาเท็กซ์หรือซิลิโคนรูปทรงกรวยอีกชิ้นหนึ่งติดอยู่ที่ปลายด้านหนึ่งของ AV และยึดไว้ด้วยยางรัด ที่ปลายกรวยจะติดหลอดเหวี่ยงแบบแก้วหรือพลาสติก (โดยปกติขนาด 15 มล.) เติมน้ำอุณหภูมิประมาณ 54 องศาเซลเซียส ผ่านฝาเกลียว จนกระทั่ง AV เต็มครึ่งหนึ่ง (อุณหภูมิอาจแตกต่างกันไปในแต่ละเครื่อง) น้ำนี้จะอยู่ระหว่างยางด้านในและผนังด้านในของท่อ AV ใส่ เจลหล่อลื่น KYหรือวาสลีนเล็กน้อยไว้ด้านในปลายด้านที่ไม่มีกรวย แล้วทาด้วยหลอดหยดหรือแท่งทาจาระบี สุดท้าย ในกรณีส่วนใหญ่ จะมีการผูกหรือติดปลอกหุ้ม AV เข้ากับปลายกรวยเพื่อคลุมกรวยและท่อ วิธีนี้จะช่วยป้องกันการช็อกจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของน้ำเชื้อโดยการรักษาความอบอุ่นของกรวยและท่อ จากนั้นผู้เก็บน้ำเชื้อจะค่อยๆ เข้าไปด้านข้างของวัวขณะที่วัวกำลังขึ้นคร่อม และช่วยนำอวัยวะเพศของวัวเข้าไปใน AV โดยจับที่ปลอกหุ้มตรงด้านหลังอวัยวะเพศที่ยื่นออกมา (ห้ามสัมผัสอวัยวะเพศโดยตรง) จากนั้นวัวจะหลั่งน้ำเชื้อหลังจากที่อวัยวะเพศเลื่อนผ่าน AV น้ำเชื้อของวัวควรไหลผ่าน AV เข้าไปในกรวยของ AV เพื่อลดโอกาสที่น้ำเชื้อจะช็อกจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ หลังจากที่วัวลงจากตัวแล้ว ควรจับ AV ให้ตั้งตรงเพื่อให้น้ำเชื้อไหลเข้าไปในท่อจนถึงปลายกรวย จากนั้นจึงถอดท่อออกและวางตั้งตรงในอ่างน้ำที่มีอุณหภูมิประมาณ 29-32 องศาเซลเซียส
การเตรียมความพร้อมของวัวตัวผู้
ในฟาร์มเพาะพันธุ์วัวเชิงพาณิชย์หรือฟาร์มเพาะพันธุ์วัวตามสั่ง โดยทั่วไปแล้ววัวตัวผู้จะถูกนำไปยังพื้นที่รวมกลุ่มที่มีประตูหรือพื้นที่ป้องกันอื่นๆ ตั้งไว้ ในกรณีส่วนใหญ่ของวัวนม วัวตัวผู้จะมีเชือกหรือสายจูงเสียบไว้ที่ห่วงจมูก เพื่อให้สามารถจูงมันได้ และผู้ดูแลสามารถอยู่ห่างออกไปในระยะที่ปลอดภัย แต่ยังคงควบคุมสัตว์ได้ ในพื้นที่รวมกลุ่มมักจะมีคอกหรือเสาสำหรับผูกสัตว์ที่จะผสมพันธุ์ไว้ สัตว์ที่จะผสมพันธุ์อาจเป็นวัวตอน วัวตัวเมีย หรือแม้แต่วัวตัวผู้ตัวอื่น วัวตัวผู้บางตัวอาจค่อนข้างดุร้ายและไม่มีปัญหาในการผสมพันธุ์กับสัตว์ตัวอื่น ในขณะที่บางตัวค่อนข้างสงบและอาจไม่สนใจที่จะผสมพันธุ์เลย มีการใช้สถานการณ์ต่างๆ เพื่อพยายามล่อให้มันผสมพันธุ์ สถานการณ์เหล่านั้นอาจรวมถึงวัวตอนสายพันธุ์อื่น วัวตัวผู้ตัวอื่น หรือแม้แต่วัวตัวเมีย บางครั้งวัวตัวผู้ก็อาจระแวงบุคคลที่กำลังเข้าใกล้เพื่อผสมพันธุ์ ในกรณีเช่นนั้น อาจต้องปิดตาข้างนั้นของมันไว้ วัวตัวผู้ขึ้นคร่อมและสามารถเก็บน้ำเชื้อได้ เนื่องจากวัวตัวผู้ไม่รู้สึกกังวลกับสิ่งที่เกิดขึ้น
การรวบรวมในฟาร์ม
มีพ่อพันธุ์วัวจำนวนหนึ่งที่ไม่ได้ถูกเก็บรวบรวมไว้ในฟาร์มเชิงพาณิชย์หรือฟาร์มเพาะพันธุ์ พ่อพันธุ์เหล่านี้อาจไม่ดีพอที่จะใช้ในการผสมเทียมอย่างจริงจัง อย่างไรก็ตาม เจ้าของอาจเลือกที่จะใช้มันเพียงเล็กน้อยในฝูงของตนเอง หรืออาจมีกลุ่มผู้ร่วมทุนต้องการควบคุมปริมาณการผสมพันธุ์หรือการให้บริการ ในกรณีนี้ พ่อพันธุ์อาจถูกส่งไปยังฟาร์มเพาะพันธุ์แบบรับจ้าง หรือถูกเก็บรวบรวมน้ำเชื้อในฟาร์ม เจ้าของอาจเลือกที่จะเก็บน้ำเชื้อเพียงไม่กี่ร้อยถึงหลายพันหน่วย (หลอด) จากพ่อพันธุ์นั้น ในฟาร์มเพาะพันธุ์แบบรับจ้างส่วนใหญ่ น้ำเชื้อสามารถเก็บรักษาไว้และส่งไปยังผู้เพาะพันธุ์รายอื่นได้ ในบางกรณีที่ไม่มีประชากรตัวเมียจำนวนมากในสายพันธุ์นั้น ๆ พ่อพันธุ์อาจมีการกำหนดปริมาณน้ำเชื้อที่เก็บรวบรวมไว้แล้วส่งไปฆ่า อย่างไรก็ตาม น้ำเชื้อของมันจะถูกเก็บรักษาไว้เป็นเวลาหลายปี และยังคงสามารถผสมพันธุ์กับตัวเมียได้อีกหลายปีหลังจากที่มันจากไปแล้ว
แม้ว่าพ่อพันธุ์วัวเนื้อจำนวนมากจะถูกรวบรวมไว้ในฟาร์มผสมพันธุ์ แต่ก็มีจำนวนไม่น้อยที่ถูกรวบรวมจากฟาร์มทั่วไปหรือจากฟาร์มรับจ้างผสมพันธุ์ พ่อพันธุ์เหล่านี้จำนวนมากจะถูกนำไปใช้ในฝูงวัวของเจ้าของในช่วงฤดูผสมพันธุ์ อย่างไรก็ตาม พวกมันก็มีศักยภาพทางพันธุกรรมที่จะนำไปใช้ในฤดูอื่นๆ ได้เช่นกัน พ่อพันธุ์วัวเนื้อตัวหนึ่งอาจสามารถผสมพันธุ์กับวัวได้เพียง 20-30 ตัวโดยวิธีธรรมชาติในช่วงฤดูผสมพันธุ์ แต่จะสามารถผสมพันธุ์ได้มากกว่านั้นมากหากใช้วิธีผสมเทียม หากมันได้รับบาดเจ็บ พิการ หรือแม้กระทั่งตายไป มันก็ยังสามารถให้กำเนิดลูกหลานได้หลายร้อยหรือหลายพันตัว