Küken

Nach dem Verbot des Kükentötens: Optische CRISPR-Biomarker statt komplizierte Tests im Ei

Seit 2022 ist das Verbot in Kraft: Männliche Eintagsküken dürfen nicht mehr getötet werden. Doch noch sind geeignete Verfahren, um das Geschlecht schon im Ei bestimmen zu können, teuer und kompliziert. Vor allem aber: die meisten funktionieren erst, wenn die Embryos bereits sieben Tage alt sind. Doch es gibt Alternativen: Ein israelisches Startup hat einen Weg gefunden, die männlichen Eier optisch zu markieren. Direkt nach dem Legen können sie in den Brütereien erkannt und aussortiert werden. Eine schnelle, einfache Lösung - möglich geworden durch die Gen-Schere CRISPR/Cas.

Küken

Biomarker mit CRISPR. Anders als bei Säugetieren besitzen bei Hühnern (und Vögeln) die männlichen Tiere - die Hähne - zwei gleiche Geschlechtschromosomen (ZZ), die Hennen dagegen zwei unterschiedliche (ZW). Wird bei Hennen ein Gen für ein fluoreszierendes Protein (FP) mit Hilfe von CRISPR zielgenau in das Z-Chromosom eingeführt, ist das so markierte ZFP-Chromosom nur in männlichen Embryos vorhanden. Die weiblichen Embryos tragen die unveränderten Z- und W-Chromosomen. Nur die „weiblichen Eier“ werden ausgebrütet. Die daraus schlüpfenden Legehennen sind - wie die Eier, die sie legen - nicht gentechnisch verändert.

Männliches Ei mit Biomarker

Eier mit männlichen Embryos leuchten. Die Geschlechtsbestimmung im Ei ist direkt nach dem Legen möglich - ohne Eingriff.

Grafik: Tim Doran, CSIRO: Foto: Video eggXYT; großes Foto oben: iStock

Lange kümmerte es kaum jemand, doch inzwischen will es die Öffentlichkeit nicht mehr tolerieren: Jährlich wurden allein in Deutschland etwa 45 Millionen männliche Küken direkt nach dem Schlüpfen getötet, früher durch Schreddern, zuletzt überwiegend durch Ersticken mit Kohlendioxid. Denn männliche Küken sind in der Legehennenhaltung nicht zu gebrauchen: Eier liefern sie nicht und Fleisch setzen sie kaum an. Um die Hähnchen der Legehuhnrassen so aufzuziehen, dass ihr Fleisch verwertbar ist, braucht man etwa dreimal so lange wie bei Fleischhühnerrassen und um ein Vielfaches mehr Futter.

Schon länger sucht die Geflügelbranche händeringend nach Alternativen zum Töten der Eintagsküken. Mit vielen Millionen Euro förderten Bundesregierung und Europäische Union die Entwicklung von geeigneten Verfahren, um das Geschlecht der Hühner bereits im Ei bestimmen zu können. Inzwischen stehen mehrere technische Verfahren zur Verfügung.

Beim endokrinologischen Verfahren erfolgt der Geschlechtsnachweis im Ei über spezifische Hormone. Dafür wird mit einem Laserstrahl die Schale des Eis durchstochen und ein Tropfen aus der embryonalen Harnblase (Allantois) entnommen. Bei weiblichen Tieren führt ein Geschlechtshormon zu einer Farbreaktion. Nur solche Eier werden weiter bebrütet. Dieser Test ist frühestens acht Tage nach dem Legen des Eis möglich. Das sogenannte SELEGGT-Verfahren wurde von REWE und der Universität Leipzig entwickelt, die Eier werden als respeggt-Eier vermarktet.

Das Geschlecht kann auch über die DNA bestimmt werden. Wie beim endokrinologischen Verfahren wird durch ein winziges Loch im Ei ein Tropfen Harnflüssigkeit entnommen. Die unterschiedliche DNA auf den Geschlechtschromosomen wird mittels PCR nachgewiesen. Auch hier ist ein Nachweis erst ab dem neunten Bruttag möglich. Bei ALDI wird das Verfahren (PLANTegg) bereits genutzt.

Beim spektroskopischen Verfahren wird schon am vierten Bruttag mit einem Laser ein etwa 15 Millimeter großes Loch ins Ei gefräst, durch das ein Lichtstrahl auf eine Blutader am Dotter gerichtet wird. Anhand der Streuung des Lichts lässt sich das Geschlecht des Embryos spektroskopisch bestimmen. Die „weiblichen Eier“ werden mit einer Klebetechnik wieder verschlossen und die Küken ausgebrütet. In der Praxis einsatzfähig ist das Verfahren derzeit noch nicht.

Ebenfalls noch in der Entwicklung befindet sich die Geschlechtsbestimmung über Kernspintomografie (MRT). Der Vorteil: der Nachweis ist von außen möglich ohne die Eierschale zu beschädigen. Allerdings ist eine Geschlechtsbestimmung erst nach 13 Tagen möglich.

Praxistauglich sind bisher nur solche Verfahren, die Ergebnisse frühestens am neunten Bruttag liefern. Doch ab 2024 ist das nicht mehr erlaubt. Dann läuft die gesetzliche Übergangsfrist ab. Danach sind in Deutschland nur noch Tests vor dem siebten Tag zulässig. Bis zu diesem Entwicklungsstadium, so nimmt man an, haben die Embryos kein Schmerzempfinden.

Die aussortierten männlichen Eier werden „industriell verwertet“, etwa als Tierfutter oder in der Pharmabranche zur Herstellung von Impfstoffen.

Vor allem in der Bio-Landwirtschaft setzt man nicht allein auf technische Lösungen. Ein Ausweg könnte das „Zweinutzenhuhn“ sein, die Züchtung einer neuen Rasse, bei der sich sowohl die Hähnchen für die Mast als auch die Hennen zum Eierlegen eignen. Doch bis dahin ist es noch ein weiter Weg.

Andere Betriebe bleiben weiter bei den Legehuhnrassen, verzichten aber auf das Töten der männlichen Küken und ziehen die Hähnchen trotz der schlechteren und verzögerten Fleischbildung auf. Die Eier verteuert das um etwa drei bis vier Cent. Inzwischen gibt es eine Reihe von Projekten und Unternehmen, die eine solche „Bruder-Aufzucht“ praktizieren und damit werben.

Mit CRISPR: Biomarker für männliche Eier

Die bisher entwickelten technischen Verfahren zur Geschlechtsbestimmung im Ei sind kompliziert, teuer und brauchen zu lange, bis sie Ergebnisse liefern. Dass es anders geht, zeigen australische und israelische Wissenschaftler: Um das Geschlecht der Hühner-Embryos schon im Ei erkennen zu können, nutzen sie die neuen Möglichkeiten des Genome Editings, um einzelne DNA-Bausteine oder Gen-Abschnitte gezielt an einer ganz bestimmten Stelle im Genom einzufügen.

Sowohl ein Team um Tim Dolan und Mark Tizard am CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation) in Australien als auch eggXYt, ein Startup aus Israel, haben die besonderen Fähigkeiten von CRISPR/Cas, dem bekanntesten Genome Editing-Verfahren, dafür genutzt, DNA-Material für ein fluoreszierendes Protein (RFP) in Legehennen einzuführen – ausschließlich in deren männlichem Geschlechtschromosom. Bei Hühnern haben Hennen zwei verschiedene Geschlechtschromosomen, ein weibliches und ein männliches, die Hähne dagegen zwei gleiche. Werden die genom-editieren Hennen von „normalen“ Hähnen befruchtet, besitzen unter deren Nachkommen alle Hähne das RFP-markierte Chromosom, alle Hennen jedoch die beiden unveränderten Chromosomen (siehe Grafik Kasten oben links).

Damit sind alle männlichen Embryos optisch markiert: Unter UV-Licht sind sie an ihrer fluoreszierenden Farbe direkt nach dem Legen der Eier von weiblichen zu unterscheiden, ohne jeden Eingriff in das Ei. Die männlichen Eier müssen erst gar nicht bebrütet werden. eggXYt will das Verfahren nun in Kooperation mit einem US-amerikanischen Unternehmen international vermarkten. Seine Entwicklung wurde von der EU mit 2,3 Mio Euro gefördert (Horizon 2020). CSIRO hat mit dem niederländischen Tierzuchtunternehmen Hendrix Genetics eine Kooperation eingegangen, um die Geschlechtsbestimmung im Ei mit Hilfe von Biomarker-Proteinen für den industriellen Einsatz weiterzuentwickeln.

Noch einen Schritt weiter geht das Unternehmen NRS Poultry Sustainability & Transformation zusammen mit der Agricultural Research Organization (ARO) in Israel. Die Beteiligten haben mit CRISPR/Cas das Z-Chromosom der Hühner so verändert, dass die männlichen Embryonen, wenn die Eier mit UV-Licht durchleuchtet wurden, in einem frühen Zellstadium absterben.

Die Genome Editing-basierten Ansätze zur Geschlechtsbestimmung im Ei versprechen, schneller, einfacher und tierfreundlicher zu sein als die in Deutschland favorisierten Verfahren. Zudem kann die künftig vorgeschriebene Sieben-Tage-Frist problemlos eingehalten werden. Doch wenn irgendwo „die Gentechnik“ beteiligt sein könnte, regt sich schnell Misstrauen – vor allem in Europa. Dabei sind die verzehrfertigen Eier so unverändert wie jedes gewöhnliche „natürliche“ Hühnerei.

Zwar wird DNA-Material für den Biomarker in das Erbgut der Mütter der Legehennen eingeführt. Doch nur in den „männlichen Eiern“ ist die Marker-DNA vorhanden. Sie gelten deswegen als „gentechnisch verändert“ und werden nicht im Lebensmittelsektor verwertet. Dagegen enthalten die Eier, aus denen die späteren Legehennen ausgebrütet werden, nur die ursprünglichen Chromosomen und sind frei von „fremdem“ Gen-Material. Sie fallen daher – ebenso wie die Eier, die sie legen - nicht unter die derzeitigen Gentechnik-Gesetze. Das bestätigte auch die EU-Kommission in einer nicht rechtsverbindlichen Antwort auf eine entsprechende Anfrage des Bundesamts für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit (BVL).

Doch ob die neuen Konzepte zur Geschlechtsbestimmung mit genom-editierten Biomarkern tatsächlich in Europa zum Einsatz kommen, ist fraglich. Schon schüren gentechnik-kritische Organisationen die Furcht vor „Gentechnik-Eiern“. eggXYt und CSIRO zielen jedoch vor allem auf internationale Märkte. Und die sind groß: Weltweit werden jährlich vier Milliarden männliche Küken getötet.

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