Gesundheit : Nase vorn

Die Logik des Riechens ergründet: Der größte Wissenschaftspreis geht an Richard Axel und Linda Buck

Bas Kast

Der Duft von frischem Kaffee am Morgen. Ein Parfum. Rotwein. Lavendel. Schweiß. Zimt. Rosen oder die frische Luft nach einem Regenschauer – Tausende von unterschiedlichsten Duftreizen steuern täglich auf unsere Nase zu.

Dabei ist kein Sinnesorgan des Menschen so unterschätzt wie der Geruchssinn. Das Auge dominiert unsere Wahrnehmung. Und doch: Ein Geruch kann Leben retten, zum Beispiel wenn der Herd brennt oder das Fleisch dabei ist, sich in eine muntere Bakterienkultur zu verwandeln. Düfte warnen. Düfte reizen: Auch die Liebe geht – zum Teil – durch die Nase. Man kann sich eben riechen oder nicht.

Wie aber funktioniert unser Geruchssinn? 10000 Düfte kann der Mensch unterscheiden – wie gelingt ihm das? Fragen, die sich auch der US-Mediziner Richard Axel und seine Kollegin Linda Buck gestellt haben. Für ihre Antworten, die sie an der New Yorker Columbia-Universität fanden, wurden sie nun mit dem Medizin- Nobelpreis ausgezeichnet.

„Sie haben einen unserer grundlegenden Sinne kartografiert“, sagte der Ständige Sekretär des Nobelkomitees in Stockholm, Hans Jörnvall, am Montag zur Begründung. Im Klartext: Die beiden frisch gekürten Nobelpreisträger haben entschlüsselt, wie wir Düfte wahrnehmen. „Bis zur revolutionierenden Arbeit von Axel und Buck war der Geruchssinn für uns alle ein Rätsel“, meint der Fachsprecher des Nobel-Komitees Sten Grillner. „Es hat sehr viele Spekulationen gegeben, und alle waren sie falsch.“ Wie also lautet die richtige Geschichte?

Ein Duft beginnt zwar in der Nase, der größte Teil unseres „Riechorgans“ aber hat mit dem Riechen nichts zu tun. Die Nasenschleimhaut ist vor allem damit beschäftigt, die Luft, die wir einatmen, zu befeuchten und zu erwärmen. Nur ein wenige Quadratzentimeter kleines Feld, das „Riechepithel“, kümmert sich um die zahlreichen winzigen Duftmoleküle, die ununterbrochen bis in die Nase vordringen.

Auf dem Riechepithel liegen Millionen von Empfängermolekülen, die Axel und Buck näher untersucht haben. Diese Moleküle, auch Rezeptoren genannt, bestehen aus Eiweißstrukturen, die wiederum unter Anleitung von Genen gebaut werden.

Die erste große Entdeckung der beiden Forscher stammt aus dem Jahr 1991: Sie fanden heraus, dass eine große Familie von Genen für den Bau von Molekülen zuständig ist, welche Geruchsstoffe chemisch analysieren. Mensch wie Maus besitzen etwa 1000 dieser Gene für Riechmoleküle.

Das Prinzip funktioniert wie das von Schlüssel und Schloss. Jedes Riechmolekül besitzt eine Art Lücke, in das nur ein bestimmter Schlüssel passt, beispielsweise der Duftstoff einer Rose. Die Nase der Maus verfügt über 1000 solcher „Schlösser“.

Und wir Menschen? Bei uns, darauf deuten zumindest neuere Untersuchungen, sind etwas mehr als die Hälfte der Geruchsgene still gelegt, sie sind „tot“. Das heißt: Wir sind mit weitaus weniger als 1000 Rezeptortypen ausgestattet. Und doch können wir mindestens 10000 Gerüche unterscheiden. Wie ist das möglich?

Es ist möglich, weil jeder Duft, wie jeder andere Gegenstand, verschiedene Seiten hat. Ob ein Schweiß- oder Rosenduftmolekül, ein Lavendel- oder Rotweingeruch – jeder dieser Stoffe besitzt unterschiedliche chemische Gruppen, die an verschiedene Geruchsrezeptoren in unserer Nase passen. Ein und der gleiche Duft aktiviert so unterschiedliche Duftrezeptoren. Daraus ergibt sich für jeden Duftstoff ein charakteristisches Aktivitätsmuster. Bis zum Duft aber, den wir wahrnehmen, ist es noch ein weiter Weg.

Er führt ins Gehirn. Eine Nase alleine riecht schließlich nichts. Also verfolgten die Wissenschaftler Axel und Buck akribisch das Geruchssignal, das von den Sinneszellen im Nasenepithel zunächst im Riechkolben landet, einer Struktur, die beim Menschen direkt über dem Nasenraum liegt.

Im Riechkolben befinden sich kleine Zellknäuel, die als Glomeruli bezeichnet werden. Sie sind so etwas wie Geruchs- Sammelstellen: Hier landen die Signale der Rezeptoren, die auf den gleichen Geruch reagieren. Riechen wir den Duft verschwitzter Socken, aktiviert das im Riechkolben somit einige ausgewählte Socken- Glomeruli.

Erst an dieser Stelle kommt die dritte, die entscheidende Station ins Spiel: das Gehirn. Es beobachtet gleichsam das Aktivitätsmuster der Glomeruli und interpretiert es – auf magische Weise: Es lässt aus dem Erregungsmosaik im Riechkolben das entstehen, was wir Duft nennen. Es verbindet die Reize mit Erinnerungen und Gefühlen – Prozesse, die wir „fast noch gar nicht“ verstehen, meint Axel. „Was ist zum Beispiel der Hintergrund dafür, dass Gerüche so oft Gefühle auslösen und unwillkürliche Verhaltensreaktionen stimulieren?“, fragt er. Seine nüchterne Antwort: Man weiß es noch nicht so ganz.

Nicht nur die Tatsache, dass Gerüche so direkt mit unseren Gefühlen spielen können, ist für die Forscher ein Rätsel. Unsere Nase beherbergt ein weiteres Mysterium: das „Vomero-Nasal-Organ“. Diese kleine Vertiefung in der Nasenschleimhaut soll in der Lage sein, „Pheromone“ wahrzunehmen.

Pheromone sind Stoffe, die wir in der Regel nicht bewusst riechen können, die aber trotzdem unser Verhalten steuern. Sie sollen, so glauben einige Forscher, der Grund dafür sein, weshalb sich manche Menschen riechen können und andere nicht. „Man könnte dieses Organ auch als besondere Nase für soziale und sexuelle Stimuli bezeichnen, denn Säugetiermännchen prüfen damit beispielsweise die Paarungsbereitschaft von Weibchen“, schreibt Axel.

Dennoch: Bis heute konnte nicht geklärt werden, ob das Vomero-Nasal-Organ bei uns Menschen eine Rolle spielt. Neuere Studien legen nahe, dass das ominöse Organ nur bei der Hälfte der Menschen angelegt ist – und auch dann in vielen Fällen nicht funktioniert. Auch diese Seite des Geruchssinns bleibt also, trotz der vielen Entdeckungen von Axel und Buck, weitgehend ein Geheimnis.

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