Inzichtelijke kennis over voortplanting werd in eerste instantie vooral verkregen door dieren te onderzoeken. Dat gebeurde oorspronkelijk met wilde dieren, zoals herten die geschoten werden. Later werd systematisch onderzoek voornamelijk verricht met konijnen en honden. Een aantal zaken die voor ons nu vanzelfsprekend zijn, werden op die manier ontdekt bij dieren. Daarbij moet gedacht worden aan de locatie van eicellen in de eierstokken, maar ook de hormonale regulatie van de voortplanting.
Revolutie in de veehouderij
Uiteindelijk heeft deze kennis in het bijzonder bij landbouwhuisdieren geleid tot een ware revolutie binnen het management van boerenbedrijven. Het werd al snel duidelijk dat sperma gebruikt kan worden om vrouwelijke dieren mee te bevruchten. Om aan sperma te komen werd dit in het begin verzameld uit sponzen die in de vrouwelijke genitaal tractus werden gebracht. Later werden kunstdieren ontwikkeld (vaak een vacht van een dier op een stellage) en verwarmde kunstschedes om sperma in op te vangen.
De ontwikkeling van een verdunner voor sperma (oorspronkelijk op basis van eidooier) waarmee sperma bewaard kon worden zorgde ervoor dat sperma getransporteerd kon worden naar vrouwelijke dieren elders in het land of op de wereld, voor kunstmatige inseminatie, KI. Aangezien een ejaculaat miljoenen spermacellen bevat en uiteindelijk slechts één spermacel een eitje zal bevruchten, kunnen meerdere vrouwelijke dieren met één ejaculaat geïnsemineerd worden. Als bijkomend voordeel kan het sperma behandeld worden met antibiotica waarmee seksueel overdraagbare aandoeningen bij dieren (voornamelijk runderen) drastisch zijn verminderd.
Bij de juiste invriesprotocollen kan sperma van verschillende dieren zoals stieren jarenlang worden bewaard in vloeibare stikstof bij –196 graden Celsius. Dit heeft geleid tot het gebruik van genetisch superieure stieren waarvan het sperma over de gehele wereld en in grote aantallen wordt gebruikt voor inseminatie. Een bekend Nederlands voorbeeld is de topstier Sunny Boy, die gedurende zijn leven meer dan twee miljoen inseminatiedoses heeft geproduceerd. Met diepvriessperma kon Sunny Boy zelfs na zijn overlijden in 1997 nog voor veel kalfjes zorgen.
Manipulatie van de voortplanting
Ongeveer de helft van de spermacellen bevat een Y-chromosoom en zal na bevruchting een mannelijk embryo geven, de andere helft bevat een X-chromosoom en zal leiden tot een vrouwtje. Door gebruik te maken van de verschillen in X- en Y-chromosomen kan sperma gescheiden worden. Dit zogenaamde gesekste sperma wordt vooral voor melkvee gebruikt om het percentage vrouwelijke kalveren te vergroten.
Voor melkvee is voortplanting dubbel belangrijk; zonder kalfjes geeft de koe geen melk. Melkvee is normaal gesproken daarom negen maanden drachtig en daarna drie maanden in rust waarna de koe wederom geïnsemineerd wordt. Gebruik van superieur sperma zorgt ervoor dat de kalfjes nog meer melk geven van een hogere kwaliteit als ze zelf oud genoeg zijn en hun eerste kalfjes hebben geworpen.
Ook aan de vrouwelijke kant geeft manipulatie van de voortplanting voordelen. Normaal gesproken komen er bij een koe één of twee eitjes vrij bij de eisprong. Door een koe met hormonen te behandelen kan gezorgd worden dat er tot wel tien eitjes vrijkomen. Als zo’n ‘gesuperovuleerde’ koe bevrucht wordt via natuurlijke dekking of kunstmatige inseminatie, zouden de meeste gevormde embryo’s doodgaan omdat er geen ruimte is in de baarmoeder. Maar de eitjes kunnen uit de koe gespoeld worden, in vitro bevrucht en de ontstane embryo’s kunnen vervolgens in verschillende dieren teruggeplaatst worden: de zogenoemde embryotransfer. Zodoende kan ook een genetisch superieure koe veel meer nakomelingen geven dan wanneer dit dier natuurlijk gedekt wordt.
Gemiddeld kunnen vijf tot zes embryo’s per cyclus worden gewonnen voor embryotransplantatie. Ongeveer de helft van de dieren waarbij een embryo wordt getransplanteerd raakt drachtig, wat vergelijkbaar is met percentage dracht na inseminatie. Embryotransplantatie wordt op grote schaal commercieel toegepast. Topbedrijven voeren tot wel 14.000 transplantaties per jaar uit in Nederland. Bij paarden wordt embryotransplantatie ook gebruikt, vooral voor merries die in de sport gebruikt kunnen worden. Een dracht zou het dier tijdelijk uit de sport houden.
Bij paarden kan een jong embryo relatief gemakkelijk uit de baarmoeder worden gespoeld voordat dit zich heeft ingenesteld in de baarmoeder. Na het uitspoelen kan het embryo in een andere merrie worden gebracht en kan het toppaard nakomelingen geven zonder zelf het veulen te dragen, zij kan dan geld blijven verdienen in de sport. Een andere reden voor embryotransplantatie is om te zorgen dat een superieur dier zo meerdere veulens per jaar kan produceren.
Vee kloneren
Kloneren – het maken van een genetisch identiek dier – is in Nederland verboden, maar wordt commercieel toegepast bij runderen en paarden in de Verenigde Staten en Zuid-Amerika. Ook hier gaat het om het reproduceren van genetisch superieure dieren zoals koeien die veel melk geven en toppaarden. Met een gecastreerd racepaard kan uiteraard niet gefokt worden, klonen wordt door sommigen dan als alternatief gezien.