Ветеринария

06.11.2026

Инновации в птицеводстве: определение пола эмбриона кур in ovo

Аннотация

Определение пола цыплят до вывода становится одним из наиболее динамично развивающихся технологических направлений современного птицеводства. Традиционная практика сортировки суточных цыплят приводит к необходимости выбраковки миллиардов петушков яичных кроссов ежегодно. Альтернативой является определение пола непосредственно в период эмбрионального развития — in ovo sexing. Современные исследования охватывают молекулярно-генетические методы, анализ гормональных и метаболических маркеров, спектроскопию, машинное зрение и технологии искусственного интеллекта. Особый интерес представляет возможность переноса диагностики на 3‒6-е сутки инкубации и создания полностью автоматизированных систем, не оказывающих существенного влияния на жизнеспособность эмбриона. В статье рассмотрены современные научные работы в этой области, биологические основы половой дифференцировки куриного эмбриона и перспективы промышленного применения раннего определения по полу эмбрионов птиц.

Ключевые слова: птицеводство, инкубация, in ovo, определение пола, куриный эмбрион, ZZ, ZW, DMRT1, ПЦР, спектроскопия, машинное зрение, искусственный интеллект.

От определения пола после вывода к диагностике внутри яйца

В яичном птицеводстве пол будущего цыплёнка имеет принципиальное экономическое значение. Петушки специализированных яичных кроссов практически не востребованы для производства пищевого яйца и значительно уступают современным бройлерам по эффективности производства мяса. В результате многие десятилетия стандартной практикой являлось определение пола после вывода с последующей выбраковкой самцов.

По современным оценкам, ежегодно в мире выбраковывается около 6‒7 млрд суточных петушков яичных пород [1, 3]. Одновременно меняется отношение общества к благополучию сельскохозяйственных животных. В ряде европейских стран уже введены законодательные ограничения на уничтожение суточных петушков, что стало дополнительным стимулом для разработки альтернативных технологий [3, 10].

Сегодня рассматриваются три основных решения: выращивание петушков яичных кроссов, использование птицы двойного назначения и определение пола эмбриона непосредственно в яйце [2]. Именно последнее направление представляет особый технологический интерес, поскольку потенциально позволяет удалить из производственного цикла яйца с эмбрионами мужского пола ещё на раннем этапе инкубации.

При этом время диагностики приобретает особое значение. Чем раньше определяется пол, тем меньше энергии, инкубационных площадей и других ресурсов уже затрачено на развитие эмбриона. Раннее определение пола имеет значение и с точки зрения благополучия животных.

Однако вопрос о точном сроке возникновения способности эмбриона кур воспринимать боль остаётся дискуссионным. В некоторых исследованиях первые физиологические реакции регистрировали приблизительно с 13-х суток, однако наличие нервных путей или электрической активности само по себе ещё не является доказательством субъективного восприятия боли [10].

Поэтому технологической целью становится максимально раннее, быстрое и желательно неинвазивное определение пола.

Почему петушок — ZZ, а курочка — ZW?

В отличие от млекопитающих, у птиц гетерогаметным полом является самка. Петушок имеет две Z-хромосомы — ZZ, тогда как курочка имеет одну Z- и одну W-хромосому — ZW. Генетический пол, таким образом, определяется уже в момент оплодотворения.

Однако морфологические различия появляются значительно позже. В первые дни инкубации эмбрионы мужского и женского пола внешне чрезвычайно похожи. Поэтому исследования всё больше концентрируются не на поиске видимых половых признаков, а на более ранних молекулярных изменениях. Особое значение имеет расположенный на Z-хромосоме ген DMRT1, участвующий в формировании мужского пути развития гонад. У эмбриона ZZ присутствуют две копии Z-хромосомы, тогда как у ZW — одна. Различия между полами при этом не ограничиваются одним геном.

В 2026 году Liu и соавт. провели транскриптомный анализ половых валиков эмбрионов белого леггорна уже на 3,5-е сутки инкубации [6]. Было обнаружено 283 статистически значимых дифференциально экспрессируемых гена. Среди них были SMAD2Z, FREM1, NR2F1, SEMA6A, NFIB, RNF165, SMAD7B,

SMAD2W, SPIN1W и HINTW. Особый интерес представляют NR2F1 и NFIB: авторы обнаружили потенциальные сайты их связывания в промоторной области DMRT1 и предположили, что эти факторы могут участвовать в последующем повышении его экспрессии у эмбрионов мужского пола [6]. Таким образом, уже приблизительно на 3‒4-е сутки внутри внешне практически одинаковых эмбрионов существуют измеримые молекулярные различия. Именно это открывает возможности для сверхраннего определения пола.

Генетическое определение пола: высокая точность, но нужен биологический материал

Наиболее прямой путь — определить наличие Z- и W-хромосом молекулярно-генетическими методами. ПЦР позволяет идентифицировать специфические последовательности ДНК и практически непосредственно ответить на вопрос о генетическом поле эмбриона. Интересный вариант такого подхода представлен Zhang и соавт. [5]. Исследователи разработали метод прямой ПЦР с использованием микроколичеств крови эмбрионов на 6,5; 8,5 и 10,5- е сутки инкубации. Принципиальным отличием было отсутствие традиционной стадии выделения ДНК: разведённую цельную кровь использовали непосредственно в качестве матрицы. Результаты полностью совпали с традиционной идентификацией по ДНК тканей, а заявленная точность составила 100%. Авторы отмечают сокращение продолжительности исследования, упрощение процедуры и снижение стоимости анализа [5]. Однако высокая аналитическая точность ещё не означает готовности технологии к инкубаторию. Для промышленного предприятия необходимо исследовать десятки тысяч яиц в час. Следовательно, критическими становятся скорость отбора образца, стерильность, герметизация яйца, риск контаминации и влияние процедуры на последующую выводимость.

Можно ли определить пол без отбора крови?

Идеальная технология должна работать с интактным яйцом. Именно поэтому значительный интерес вызывают методы машинного зрения. Предполагается, что мужские и женские эмбрионы могут различаться особенностями развития экстраэмбриональной сосудистой системы. Если такие различия существуют, камера и алгоритм искусственного интеллекта потенциально способны определять пол без отбора биологического материала. Однако результаты последних исследований показывают, насколько сложна эта задача.

Andersson и соавт. исследовали изображения 208 эмбрионов, полученные на 4, 5 и 6-е сутки инкубации [8]. Для анализа применяли свёрточную нейронную сеть CNN и комбинированную модель CNN–RNN. Максимальная точность CNN составила 71,43%, а CNN–RNN — 67,85%. Добавление временной информации о развитии сосудов не улучшило результат. Авторы, однако, подчёркивают ограниченный объём выборки и необходимость дальнейших исследований [8].

Ещё более масштабный эксперимент провели Mahler и соавт. [11]. Для визуализации кровотока использовали Laser Speckle Contrast Imaging (LSCI) — лазерную спекл-контрастную визуализацию. Был исследован 1251 живой эмбрион между 3-ми и 4-ми сутками инкубации. Полученные изображения анализировали глубокими нейронными сетями ResNetBiT и YOLOv5s-cls. Результат оказался принципиально важным именно потому, что он был отрицательным. Точность составляла около 55‒57%, то есть лишь немного превышала случайное распределение. Авторы пришли к выводу, что индивидуальный анализ сосудистого рисунка в использованных экспериментальных условиях пока не позволяет надёжно определять пол на 3‒4-е сутки [11].

Спектроскопия: увидеть то, чего не видит камера

Перспективным компромиссом между молекулярным анализом и обычной визуализацией становится спектроскопия. Вместо изображения структуры сосудов анализируется взаимодействие света с молекулами биологических тканей и жидкостей.

Qian и соавт. применили рамановскую спектроскопию для определения пола эмбрионов перепелов на 5-е сутки [9]. Авторы использовали интересный принцип: скорлупу перфорировали, но подскорлупную оболочку сохраняли неповреждённой. Оптимизированная модель GA-CARS-ELM обеспечила точность 80,95% на независимой тестовой выборке. При этом непосредственно алгоритмическая классификация занимала всего 0,39 мс. Главным ограничением оставалась не вычислительная часть, а физическая работа с яйцом: при ручном выполнении всей процедуры на одно яйцо требовалось 5,3±0,5 мин [9]. Этот пример хорошо демонстрирует будущую роль искусственного интеллекта: современный алгоритм способен принять решение практически мгновенно. Ограничивающим звеном становится роботизация манипуляций с яйцом.

Другой перспективный подход предложили Zhao и соавт. [7]. Они исследовали возможность определения гормонов — маркеров пола с помощью терагерцовой спектроскопии (THz-TDS) и специальных метаматериалов. В качестве потенциальных маркеров были выбраны эстриол и тестостерон. Разработанная система позволяла различать эти соединения по спектральным характеристикам, а коэффициенты корреляции количественных моделей достигали 0,9744 и 0,9527 соответственно [7].

Пока это скорее технологический метод, чем готовая система сортировки яиц, но она показывает важное направление развития: вместо прямого определения хромосом можно измерять молекулярные последствия различий между ZZ- и ZW-эмбрионами.

Можно ли изменить пол эмбриона?

Отдельное направление исследований связано с управлением половой дифференцировкой. Sun и соавт. изучали влияние экзогенных эстрогенов на эмбрионы кур [4]. Обработка проводилась на 3-и сутки инкубации. Авторы показали возможность выраженной фенотипической феминизации генетических самцов и исследовали влияние вида эстрогена, растворителя и способа введения [4].

Такие исследования чрезвычайно важны для понимания механизмов формирования пола, однако следует чётко разделять генетический пол и фенотипическую половую дифференцировку. Воздействие гормонов не превращает ZZ- хромосомный набор в ZW. Поэтому сегодня подобные эксперименты следует рассматривать прежде всего как инструмент фундаментальной биологии, а не как непосредственную альтернативу технологии разделения пола.

От лабораторного метода к промышленному применению

Обзор Qian и соавт. [1] хорошо показывает фундаментальную       проблему                                          отрасли. В контролируемых лабораторных условиях точность многих методов может превышать 90%, однако этого недостаточно для промышленного внедрения. Реальная система должна одновременно обеспечивать высокую точность классификации, высокую пропускную способность, биологическую безопасность эмбриона, минимальное влияние на выводимость, возможность работы с яйцами разных кроссов и партий и приемлемую стоимость одного исследования.

Именно поэтому будущее определение по полу (in ovo sexing), вероятно, связано с объединением нескольких технологий.

Можно представить автоматизированную линию следующего поколения: система машинного зрения определяет положение яйца и локализацию эмбриона и сосудов; оптический или спектральный сенсор получает биологический сигнал; алгоритм искусственного интеллекта анализирует его и рассчитывает вероятность принадлежности к ZZ или ZW; яйца автоматически направляются в соответствующие производственные потоки. Для результатов с недостаточной уверенностью может существовать отдельная категория повторного исследования. При таком подходе искусственный интеллект становится интегратором различных биологических сигналов.

Что нас ждёт дальше?

Исследования 2026 года показывают быстрое смещение научного интереса в сторону первых дней инкубации. Транскриптомный анализ уже обнаруживает значительные различия между полами на 3,5-е сутки [6]. Машинное зрение пытается распознавать сосудистые особенности на 3‒6-е сутки [8, 11]. Спектроскопические технологии постепенно приближаются к анализу ранних биохимических различий [7, 9]. Для птицеводства необходима технология, способная работать с биологической вариабельностью миллионов яиц в условиях промышленного инкубатория.

Вероятно, следующий этап развития будет связан с мультимодальными системами: сочетанием оптической визуализации, спектральных характеристик, биохимических маркеров и искусственного интеллекта. Одновременно автоматизация позволит объединить определение пола с другими операциями раннего контроля яйца оценкой качества, жизнеспособности эмбриона и мониторингом его развития.

Эти и другие статьи читайте на сайте WWW.OVOPULSE.RU

                                                                                                              Литература

1.   Qian Y., Wu Z., Chen H., Zhou D., Wang Y., Zhou X. Решение двух системных проблем мирового птицеводства: обзор методов, не повреждающих скорлупу, при оценке свежести яиц перед инкубацией и определения пола in ovo. Animals. 2026; 16(15): 2370. DOI: 10.3390/ani16152370.

2.   van Niekerk T.G.C.M. Выбраковка суточных цыплят-самцов яичных пород: актуальное состояние. Wageningen UR Livestock Research Report. 2026; 1543. DOI: 10.18174/685908_of_op.

3.   Spasowska H., Ahsan U., Batkowska J. Выбракованные петушки яичных пород в контексте правового регулирования, благополучия животных и биоэкономики. Animals. 2026; 16(16): 2459. DOI: 10.3390/ani16162459.

4.   Sun J., Guo X.L., Chen P., Ou Y.W., Zhang Q.Q., Ji J., Luo C.L. Исследование реверсии пола у куриных эмбрионов, индуцированной различными растворителями и концентрациями эстрогена. Guangdong Journal of Animal and Veterinary Science. 2026; 51(1). DOI: 10.19978/j.cnki.xmsy.2026.01.03.

5.   Zhang H.B., Lin C., Zhao Z.F., Luo C.L., Yu H.B., Zou X. Разработка и применение метода прямой ПЦР с использованием микроколичеств крови для идентификации ранних эмбрионов кур. Guangdong Journal of Animal and Veterinary Science. 2026; 51(3). DOI: 10.19978/j.cnki.xmsy.2026.03.07.

6.   Liu R.J., Miao H.H., Zhang B., Zhang H. Идентификация ключевых дифференциально экспрессируемых генов в процессе раннего определения пола у куриных эмбрионов. International Journal of Molecular Sciences. 2026; 26(19): 9575. DOI: 10.3390/ijms26199575.

7.   Zhao J.B., Wang H.F., Zhu J., Liang S., Zhao W.W., Jia N., Li B. Качественное и количественное определение гормонов

— маркеров пола у куриных эмбрионов с использованием терагерцовой спектроскопии и метаматериалов. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 2026; 330. DOI: 10.1016/j.saa.2024.125684.

8.   Andersson J., Magnusson P., Frisk F. Неинвазивное определение пола эмбрионов птицы на ранних стадиях инкубации с использованием машинного зрения. Agriculture. 2026; 16(11): 1196. DOI: 10.3390/agriculture16111196.

9.   Qian Y., Wang Z., Tan Z., Wu J., Wang Q. Неинвазивное раннее определение пола эмбрионов перепелов с использованием рамановской спектроскопии. Animals. 2026; 16(11): 1737. DOI: 10.3390/ani16111737.

10.   Stuff J., Goerlich V.C., Becker S., Hillemacher S., Cheng L.F., Pu Q., Kuerten S., Huang R.J., Tiemann I. Запрет уничтожения суточных цыплят: этические проблемы и вызовы для государственной политики, отрасли и научных исследований. Journal of Applied Poultry Research. 2026; 35(2). DOI: 10.1016/j.japr.2026.100668.

11.   Mahler S., Arora A., Readhead C., Yin S., Surya Narayanan H., Wang E., Moxley C.I., Adeboye A.A., Dong Z., Zhou H., Chen X., Bronner M., Yang C. Неинвазивное определение пола куриных эмбрионов на ранних стадиях развития в интактных яйцах с использованием лазерной спекл-контрастной визуализации и глубоких нейронных сетей. PLoS ONE. 2026; 21(6): e0323847. DOI: 10.1371/journal.pone.0323847.

Количество показов: 21