Изкуственото осеменяване (ИО) е първата значителна биотехнология приложена за подобряване на репродукцията и генетиката на селскостопанските животни. То има огромно влияние по целия свят за много видове животни и в частност за млечното говедовъдство. 
 
Начало на изкуственото осеменяване
Историята на ИО се разглежда най-вече от точка на млечното говедовъдство, тъй като там влиянието за генетически прогрес и контрол на венерическите заболявания и най-голямо. 
 
 
Льовенхук и неговият помощник Хам са първите личности, които са наблюдавали сперматозоиди, които те нарекли „анималкулес". Льовенхук не е имал специално образование, така че той не е учил латински, езика на науката, но все пак той е бил способна личност и полирал талково прецизно оптични лещи, така че е било възможно да наблюдава и сперматозоиди.
 
Съвременно развитие в млекодайното говедовъдство
Феноменално нарастване на използването на ИО става през 40-те години на ХХ век в САЩ. Процедурите разработени в САЩ се внедряват в целия свят. През 1936, Броунел осеменява крави в университетското стадо на Корнел и започва други разработки през късните 30 години на ХХ век в Минесота и Висконсин. През 1938 г. е създаден кооператив по ИО в Ню Джърси, моделиран по Датската система. Следва още един кооператив създаден през 1938 в щата Ню Йорк. Развитието на кооператива New York Artificial Breeders, по настояще Genex, в Итака, Ню Йорк направи възможно тясното сътрудничество между фермерския кооператив и изследователите и консултантите в университета в Корнел. Тази високо продуктивна връзка има за резултат експерименталното осеменяване на стотици хиляди крави и публикуването на повече от 100 научни разработки върху селекцията на бици производители, оценката на тестисите, получаване, преценка и обработка на сперма; и проверка на фертилността.
 
Преценка на сперма
Най-широко използвания тест за качество на сперматозоидите от началните фази на развитие на ИО и до днес е оценката на частта на нормалните сперматозоиди с праволинейно настъпателно движение. Ключов фактор при тази оценка се явява микроскоп с добро качество. Към методите за преценка на сперматозоидите светлинен микроскоп, фазово контрастни микроскопи, различни видове оцветяване, проточна цитометрия, компютърен спермоанализатор (CASA), които допринесоха за подобряване количественото определяне на движението на сперматозоидите. С появата на замразена сперма преценката на преживяемостта след размразяването става много важна. 
 
При комерсиалното ИО е развит евтин метод за оценка на фертилността, който се базира на крави-повторки като основен компонент от програмите за ИО. Това направи възможно сравняването на фертилността на биците, техниците осеменители, процедурите за обработка на сперма и даже показателите на стадата в производствени условия и предостави забележителна нова система за записване на ефективността от осеменяване. Други изследователи твърдо настояват за използване на диагностика на бременността за тази цел, но е ясно че този метод обхваща само малък брой крави, използва се спорадично и не е възможно централизираното събиране и оценка на данните. Ефективността от метода на повторките за наблюдение на фертилността днес е намалена поради множество доставчици на сперма на индивидуалните ферми, с което се затруднява проследяемостта.
 
Разредители на сперма
Първоначално най-важният проблем, който е трябвало да бъде разрешен е метод за съхраняване на сперма достатъчно дълго, за да бъде транспортирана за използване във фермите. Това първо подобрение на процедурите на ИО става в САЩ и е разработката на жълтъчно-фосфатен разредител за сперма. 
 
Следващият голям стимул за развитието на ИО в млекодайното говедовъдство е подобряването на оплодителната способност с 15% в резултат на по-добър метод за първоначалното предпазване на сперматозоидите от студения шок и контрола на някои венерически болести чрез добавка на антибиотици. Разредителят на университета в Корнел, съдържащ смес от антибиотиците пеницилин, стрептомицин и полимиксин Б, е използван години наред като стандарт. Много години са необходими за премахване на заболяванията на биците. През това време инвитро третирането на семенната течност с антибиотици предотвратява предаването на редица болести по полов път. Антибиотиците все още се включват в разредителите, като защитна „застраховка" срещу възможна контаминация. Тази обработка на спермата спести стотици милиони долари на млекодайното говедовъдство в света. Не са заявени патенти, и нито университета в Пенсилвания, нито университета Корнел получават обезщетения. Моралното възнаграждение е голямата услугата към селското стопанство. 
 
 
Сексуално поведение на биците
За да бъде посрещнато голямото търсене на сперма от определени бици, получаването на максималния брой сперматозоиди от бик е един от подходите за увеличаване на броя осеменявания от бик. Започват ранни изследвания върху сексуалната подготовка и интензитета на получаване на спермата. Тези проучвания имат за резултат определянето на важността на сексуалнта реакция на индивидуални бици и прилагане на стимули заедно с оптимална честота от 6 скачки на седмица. Получават се от 30 до 40 х 109 сперматозоиди на седмица от един бик. За 50 седмична работна година при горе споменатото разписание и 10х106 сперматозоиди на осеменяване, тези цифри резултират в 200 000 дози на година.
 
Наблюдават се големи разлики в производството на сперматозоиди между различните бици поставени при еднакви условия. 
 
Развиват се методи за оценка за количеството и качеството на сперматогенезата при биците. Тези изследвания показват, че разликите в производството на сперматозоиди се дължат на размера на тестисите. Измерването на размера на тестисите е лесно и степента на унаследяемост е висока, h2=0.67 (Coulter et al., 1976). Така, че вниманието към размера на тестисите се оказва важно при селекцията и преценката на бици.
 
Интензивни изследвания се провеждат и върху храненето и работата на биците и дълголетието им. Бързият растеж е важен за минимализиране на времето необходимо на бичетата да достигнат пубертет и да бъдат тестирани за ИО. За нещастие тези данни не са широко известни.
 
Замразена сперма
Докато генетиците правят пробиви в селекцията на разплодници, едно изумително постижение е докладвано от Англия - успешното замразяване на сперма от петел при включването на глицерин. Скоро след това е намерено, че глицеринът е полезен и за замразяването на сперма от бици. Много изследователи са се опитвали да замразят сперма от бици. През втората половина на 40-те години на ХХ век Фути замразява сперма от бикове с добавка на етилен глицерин при – 10°С, но тези опити не успяват.
 
Случайността играе роля в откритието на Полдж 1968 г. Изследванията му се базират на използване на захари като криопротектори, но те не водят да успешни резултати. Все пак Полдж се връща към тези изследвания 6 месеца по-късно и резултатите са обещаващи; предполагаемо от същата бутилка от разтвор на фруктоза останал от преди. Защо сега са успешни? Какво има в бутилката? Химическите анализи показват, че бутилката не съдържа захари, а глицерин и протеин в пропорции, които съставят албумина на Майерс, използван в хистологията. Вероятно е била направена грешка при поставянето на етикетите на реагентите предназначени за съхранение.
 
Друга голяма промяна за складирането на сперма става през 50-те години на ХХ век, когато от замразяване в сух лед при – 790С се преминава към замразяване в течен азот на -1960С . Изследванията показват, че преживаемостта на спермата при -1960С градуса е фактически безкрайна, докато при съхраняване на – 790 настъпват биологични изменения. Също така съхраняването със сух лед е неудобно и е необходимо постоянно добавяне. Съхраняването в течен азот също е проблематично, защото изолацията на контейнерите е неефективна, необходимо е често допълване за поддържане на температура от – -1960С. Производителите на такива контейнери не са заинтересовани да ги подобрят докато J. Rockefeller Prentice, собственик на American Breeders Service, дава значителна парична сума, която убеждава Linde Division of the American Cyanamid Company, че има пазар за контейнери за течен азот с подобрена изолация. Успешната криоконсервация на сперма и разработването на ефективен контейнери за течен азот дават основата върху, която е изградена цялата съвременна индустрия за криоконсервация.
 
Замразената сперма е по-малко фертилна отколкото свежата. Изпитани са много добавки за повишаването на фертилността на замразена сперма, но с минимален успех. 
 
 
Откриване на еструс, синхронизация и време на осеменяване
Явно, че успеха на практика зависи от правилното откриване на еструса и правилното осеменяване. Класическото правило което е наречено сутрин-следобед и следобед-сутрин е създадено от Тримбергер (1948). То се базира на наблюдения, палпация на яйчниците и данни от осеменяванията. Правилото казва, че най-добра фертилност показват кравите, които са били забелязани за първи път в еструс сутринта трябва да бъдат осеменени следобеда на същия ден. Крави забелязани в еструс следобед трябва да бъдат осеменени преди обед на следващия ден. Тримбергер е отличен наблюдател и един от най-успешните треньори на международните съдии за оценка на крави.
 
Точното определяне на еструса е проблем в много ферми. Интензивни изследвания за регулиране на еструса продължават повече от 50 години. Заплодяемостта е много ниска в първите разработки за синхронизиране на еструса. В много случаи заплодяемостта е много ниска, но кравите могат да бъдат осеменени във фиксирано време без откриване на еструс. 
 
Лиофилизация на сперма
Успешна лиофилизация на сперма от бици е докладвана погрешно от Мериман през 1960 г. Опити на много изследователи да повторят тези изследвания дават негативни резултати. Все пак Грахам 1974 г. произвежда една бременност. Ако тогава е била достъпна техниката на микроинжектиране, Грахам щеше да работи неуморно стартирайки обикновено в 5 часа сутринта и търсейки други начини за използване на ИО. 
 
 
Статията е изготвена от Диана Босашка, главен експерт по репродукция в ГД УГРРП, по материал на R. H. FOOTE - Department of Animal Science, Cornell University, Ithaca.