Ci sono più di 9 milioni di mucche da latte negli Stati Uniti, e la stragrande maggioranza di loro sono Holstein, grandi bovini con caratteristiche marcature bianche e nere (a volte rosse e bianche). La quantità di latte che producono è sorprendente. Così come il loro lignaggio. Quando i ricercatori della Pennsylvania State University hanno esaminato da vicino le linee maschili alcuni anni fa, hanno scoperto che più del 99% di loro può essere ricondotto a uno dei due tori, entrambi nati negli anni ’60. Questo significa che tra tutti i maschi Holstein del paese, ci sono solo due cromosomi Y.
“Quello che abbiamo fatto è stato davvero restringere il pool genetico”, dice Chad Dechow, uno dei ricercatori.
Le femmine non sono andate molto meglio. Infatti, Dechow – professore associato di genetica dei bovini da latte – e altri dicono che c’è così tanta somiglianza genetica tra loro, che la dimensione effettiva della popolazione è meno di 50. Se le Holstein fossero animali selvatici, questo le metterebbe nella categoria delle specie criticamente in pericolo. “E’ praticamente una grande famiglia consanguinea”, dice Leslie B. Hansen, esperto di Holstein e professore all’Università del Minnesota.
Ogni studente di scienze elementari sa che l’omogeneità genetica non è buona a lungo termine. Aumenta il rischio di disturbi ereditari e riduce anche la capacità di una popolazione di evolversi di fronte a un ambiente che cambia. Gli allevatori che lottano per pagare le bollette oggi non si concentrano necessariamente sulle prospettive evolutive dei loro animali, ma Dechow e i suoi colleghi erano abbastanza preoccupati da voler guardare più da vicino quali tratti sono stati persi.
Per avere delle risposte, i ricercatori hanno iniziato ad allevare un piccolo lotto di nuove mucche, coltivate in parte dal seme conservato di tori deceduti da tempo, per misurare una serie di caratteristiche – altezza, peso, produzione di latte, salute generale, fertilità e salute della mammella, tra gli altri tratti – e confrontarle con le moderne Holstein che abbiamo creato. La speranza è che un giorno possano essere in grado di iniettare un po’ di diversità genetica, di cui c’è un gran bisogno, in questa pietra miliare dell’allevamento, e possibilmente risvegliare i tratti che sono stati persi a causa dell’incessante inbreeding.
“Se limitiamo la diversità genetica a lungo termine della razza”, dice Dechow, “limitiamo la quantità di cambiamenti genetici che possono essere fatti nel tempo”
In altre parole, potremmo raggiungere un punto in cui siamo bloccati dove siamo. Non ci saranno più miglioramenti nella produzione di latte. La fertilità non migliorerà. E se arriva una nuova malattia, enormi fasce della popolazione di mucche potrebbero essere suscettibili, dato che molte di loro hanno gli stessi geni.
Le mucche di Holstein oggi sono responsabili della stragrande maggioranza del latte che beviamo e di gran parte dei nostri formaggi e gelati. Per almeno il secolo scorso, questi animali sono stati apprezzati per la loro produzione voluminosa. Negli ultimi 70 anni circa, l’uomo ha introdotto una varietà di metodi per aumentare ulteriormente la produzione. Nel 1950, per esempio, una singola mucca da latte produceva circa 5.300 libbre di latte all’anno. Oggi, la Holstein media ne produce più di 23.000. Nel 2017, una mucca premiata di nome Selz-Pralle Aftershock 3918 ha prodotto 78.170 libbre di latte – più di 200 libbre ogni giorno.
“Queste mucche sono dei veri atleti”, dice Hansen.
Questo avvantaggia i consumatori mantenendo bassi i prezzi degli alimenti. Gli agricoltori ne beneficiano perché risparmiano sui costi quando meno mucche producono la stessa quantità di latte. Va anche a vantaggio dell’ambiente, perché l’apparato digerente di una mucca produce notevoli quantità di metano e di rifiuti. (Anche se le Holstein ad alta produzione consumano più energia e generano più rifiuti per mucca, i ricercatori stimano che i guadagni di efficienza si traducono in impatti ambientali complessivi significativamente ridotti)
Parte di questa storia di successo ha a che fare con il cambiamento del modo in cui le Holstein sono allevate e gestite. Ma il più grande cambiamento è stato nel modo in cui le mucche vengono allevate. Molto tempo fa, gli allevatori portavano tori da altre fattorie per ingravidare le loro mucche – un modo per assicurare la diversità genetica, o “mescolare il piatto”, come dice Hansen. Negli anni ’40, hanno iniziato ad usare l’inseminazione artificiale. In questo modo, una singola dose di sperma di toro poteva essere usata per ingravidare un intero lotto di manze. Presto la tecnologia permise di congelare il seme, il che significava che un toro poteva generare vitelli per decenni, anche molto tempo dopo la sua morte. Nel frattempo, il mondo lattiero-caseario teneva dei registri molto dettagliati, così gli stalloni che vendevano il seme potevano dire quale toro produceva la migliore prole – e per migliore prole si intendevano le figlie che producevano più latte.
A questo punto, un toro molto ricercato poteva generare migliaia di figlie. Carlin-M Ivanhoe Bell, un toro nato nel 1974, ha avuto più di 80.000 figli. La maggior parte dei tori ne ha meno, anche se la loro progenie è ancora nell’ordine delle migliaia. Negli anni ’80, era chiaro che l’inbreeding stava aumentando significativamente.
Nei primi tempi dell’inseminazione artificiale, i tori dovevano dimostrare il loro merito nella vita reale. Cioè, generavano 100 figlie, poi quando queste figlie partorivano e iniziavano a produrre latte, la loro produzione veniva misurata. Migliore era la produzione, più il toro era commerciabile. Questo “test di progenie” era un processo prezioso, ma ci volevano diversi anni per determinare se un toro era buono.
Nel 2009 è arrivata una nuova tecnologia: i big data e la selezione genomica. Oggi, la commerciabilità di un toro è determinata da un computer. Un algoritmo complesso analizza la composizione genetica del toro, tenendo conto della salute della sua prole, della loro produzione di latte, del grasso e delle proteine nel latte e di altre caratteristiche, per arrivare a cifre che lo classificano rispetto ad altri tori. La cifra chiave è chiamata merito netto a vita. Rappresenta la quantità media di denaro che un allevatore può aspettarsi di guadagnare nel corso della vita della prole scegliendo questo toro piuttosto che un altro.
Mentre questo ha permesso agli allevatori di valutare in modo più efficiente gli animali attraverso molti tratti chiave, il processo ha anche portato a tassi ancora più elevati di inbreeding. Il “coefficiente di inbreeding” per le Holstein è attualmente intorno all’8%, il che significa che un vitello medio riceve copie identiche dell’8% dei suoi geni da sua madre e da suo padre. Questo numero è in confronto ad una linea di base del 1960 – e continua ad aumentare di .3 o .4 ogni anno.
“L’inbreeding si sta accumulando più velocemente che mai”, dice Dechow.
Ma l’8% è troppo? Gli esperti del settore lattiero-caseario continuano a discuterne. Alcuni sostengono che le Holstein stanno facendo il loro lavoro, producendo molto latte, e che sono un gruppo relativamente sano. Hansen, tuttavia, nota che se si alleva un toro con sua figlia, il coefficiente di inbreeding è del 25 per cento; in questa luce, l’8 sembra molto. Lui e altri dicono che mentre l’inbreeding può non sembrare un problema ora, le conseguenze potrebbero essere significative.
I tassi di fertilità sono influenzati dall’inbreeding, e già la fertilità degli Holstein è scesa significativamente. I tassi di gravidanza negli anni ’60 erano del 35-40%, ma nel 2000 erano scesi al 24%. Inoltre, quando si allevano parenti stretti, è più probabile che le mucche ottengano due copie di geni recessivi indesiderati, dove seri problemi di salute potrebbero essere in agguato.
“Qualcosa deve cambiare”, dice Hansen.
Per Dechow, la preoccupazione è il tasso di crescita e ciò che significa per il futuro della razza. “Immaginate di avere una mucca che ha 100 geni veramente buoni e 10 geni veramente orribili. Eliminate quella mucca dal vostro programma di allevamento perché ha 10 geni orribili”, dice, e “avete perso anche i suoi 100 geni buoni. Stai perdendo il potenziale genetico a lungo termine.”
Dechow è cresciuto in una fattoria lattiero-casearia, quindi molto prima di conoscere i dettagli del genoma della mucca, ha potuto vedere cosa stava succedendo.
Le mucche di Holstein hanno un aspetto molto diverso rispetto a 50 anni fa. Per prima cosa, sono state allevate per avere mammelle più lunghe e larghe, piuttosto che profonde. Una mammella profonda può toccare il suolo, rendendola molto più incline alle infezioni o ad altri problemi, quindi questo è un cambiamento in meglio. Ma altri cambiamenti potrebbero essere problematici. Per esempio, le moderne Holstein sono allevate per essere alte e magre, fino al punto di essere ossute. Questa magrezza è un sottoprodotto della produzione di latte, perché “stanno indirizzando l’energia che consumano verso il latte”, dice Dechow.
Ma è anche una scelta estetica. La mucca Holstein ideale – almeno nell’ottica di chi giudica queste cose – è “femminile e raffinata”. Questo significa sottile e spigolosa. Il problema è che una mucca alta e magra non è necessariamente la mucca più sana e le mucche più corte e rotonde hanno più probabilità di rimanere incinte.
Alcuni anni fa, Dechow e altri hanno iniziato a chiedersi: quanto è stato significativo l’inbreeding e la perdita di diversità? Nei primi anni ’50, c’erano circa 1.800 tori rappresentati nella popolazione. Sapevano che oggi ce n’erano meno, ma non avevano idea di quanto fossero pochi. Dechow e i suoi colleghi Wansheng Liu e Xiang-Peng Yue hanno analizzato le informazioni del pedigree paterno di quasi 63.000 tori Holstein nati dal 1950 in Nord America. Si chiamano Round Oak Rag Apple Elevation e Pawnee Farm Arlinda Chief. Ognuno di essi è imparentato con circa la metà dei tori che vivono oggi. Essenzialmente, Elevation e Chief hanno superato ogni altro toro sul mercato. Anche Select Sires, un’azienda che si occupa della vendita di seme di toro, è stata sorpresa dai risultati. Charles Sattler, un vicepresidente della società, vede la notizia come un po’ come un controllo della realtà, ma non una causa di allarme. “Probabilmente la preoccupazione più grande è: ci sono dei geni davvero preziosi che potremmo aver perso lungo la strada e di cui potremmo fare uso oggi?” si chiede.
Non troppo tempo fa, c’era un altro cromosoma Y rappresentato, quello di Penstate Ivanhoe Star, nato negli anni ’60. Il suo declino dimostra un problema con tutto questo inbreeding. Negli anni ’90, gli allevatori di tutto il mondo hanno iniziato a notare che i vitelli nascevano con problemi alle vertebre così gravi da non sopravvivere fuori dal grembo materno. Più o meno nello stesso periodo, i vitelli nascevano morti con una condizione chiamata carenza di adesione dei leucociti bovini. Si scopre che Star e il suo prolifico figlio, Carlin-M Ivanhoe Bell, avevano dei geni recessivi problematici che non sono venuti alla luce fino a qualche generazione di inbreeding.
Dopo questa scoperta, gli allevatori hanno smesso di allevare mucche con i discendenti di Star e quel problema è stato risolto. Ma potrebbero esserci altri problemi in agguato nei cromosomi delle nostre Holstein rimanenti? Cosa era andato perso con tutto questo inbreeding? Queste domande hanno preoccupato Dechow a tal punto che ha iniziato a cercare alcuni di quei vecchi geni.
Questo ha richiesto di scavare negli archivi del National Animal Germplasm Program a Fort Collins, Colorado. È come una banca dei semi, ma raccoglie tessuti ovarici, sangue e sperma di animali addomesticati, e contiene circa 7.000 campioni di sperma di tori Holstein delle dimensioni di un cocktail.
La squadra di Dechow ne ha trovati due che non erano imparentati con Chief o Elevation, così hanno preso quei campioni, hanno ottenuto uova da femmine di prim’ordine e creato embrioni da impiantare in manze surrogate della Penn State. L’idea era di combinare la genetica Y di mezzo secolo fa con il DNA di femmine che sono tra i migliori esempi di produzione di latte dei giorni nostri. Nel corso del 2017, gli animali hanno finito per dare alla luce 15 vitelli, sette dei quali maschi. I più vecchi di questi animali hanno circa due anni e due ora hanno dei vitelli propri.
Ogni parametro nello sviluppo di questi bovini sarà misurato, e il loro DNA sarà analizzato e comparato alla popolazione generale. Si è scoperto che non si sa molto sul cromosoma Y, quindi questa è un’opportunità di usare questa variazione appena introdotta per comprenderla meglio. Anche i campioni di sperma sono stati prelevati dai tori e inviati alla banca del germoplasma in Colorado. Dechow può già vedere una differenza sul terreno nell’aspetto di questi bovini. Sono un po’ più corte della maggior parte delle Holstein e anche più pesanti. Sono anche un po’ meno docili della media.
Select Sires ha raccolto campioni di sperma dai tori e li ha sottoposti al suo programma di classificazione con risultati mediocri; sono usciti a metà del gruppo. Hanno offerto alcuni di questi campioni per la vendita agli allevatori, ma le vendite finora sono state minime. Gli allevatori di bestiame da latte oggi stanno già lottando finanziariamente, e non è facile convincerli che c’è un beneficio nell’ottenere il DNA da tori medi.
Dechow è ancora fiducioso che ci sarà più da guadagnare da questa ricerca una volta che il bestiame matura.
“Il mio sogno a occhi aperti”, dice Dechow, “è che saremo in grado di dimostrare che queste vecchie genetiche hanno ancora qualcosa da offrire.”
Maureen O’Hagan è una scrittrice di Portland, Oregon, che faceva parte dello staff del Washington Post e del Seattle Times, dove ha vinto numerosi premi giornalistici nazionali. È anche l’autrice di “The Woman in the Strongbox”, un giallo sulla vita reale.