Von Shweta Ramdas
Vor ungefähr einem Monat erwähnte ich meinen Laborkollegen beiläufig, dass ich vom Geruch von Benzin nicht genug bekommen kann und dass ich einen Whiteboard-Marker aus unserem Labor gestohlen hatte, um zu schnüffeln, als ich besonders frustriert über die Forschung war. Dies hatte zwei Ergebnisse: Meine Laborkollegen ärgern mich jetzt gnadenlos, und mir ist klar, dass nicht jeder von diesen Gerüchen so begeistert ist wie ich.
Letzteres war eine ziemliche Offenbarung: Ich hatte mir vorgestellt, dass jeder den Geruch von Benzin ambrosial findet. Also, warum ist es nicht wahr? Als Genetiker war mein erster Gedanke natürlich, dass alles in den Genen liegen muss.
Die Genetik des Geruchs
Der Mensch hat rund 400 Gene (400!), die Geruchsrezeptoren kodieren (nennen wir sie ORs), die für die Geruchswahrnehmung verantwortlich sind (um die Dinge komplizierter zu machen, haben wir 600 „Pseudogene“ oder nicht funktionelle Gene, die diesen 400 funktionellen ähneln). Dies gehört zu den unterschiedlichsten Genen beim Menschen: Ihr ORs könnte bis zu 3 von 10 funktionellen Unterschieden (oder 30%) vom ORs eines anderen Menschen aufweisen. Dies hat Wissenschaftler dazu veranlasst zu witzeln, dass jeder von uns seine eigene „einzigartige Nase“ und einen olfaktorischen Fingerabdruck hat, der für jede Person fast einzigartig ist!
Unsere Nasen sind mit Nerven ausgekleidet, die diese ODER Proteine enthalten, die an die Moleküle in Gerüchen binden, die als Geruchsmoleküle bezeichnet werden. Jedes dieser Proteine erkennt und bindet an ein bestimmtes Molekül (oder einen bestimmten Satz von Molekülen); und umgekehrt kann jeder Riechstoffmolekültyp an mehrere ORS binden. Da jeder Geruch eine Kombination von Geruchsmolekülen ist und jeder Rezeptor wiederum an verschiedene Teilmengen von diesen bindet, ist der Geruch, den wir wahrnehmen, eine Kombination von Reaktionen verschiedener ORs. Zum Beispiel gelangt der Duft des Essens auf Ihrem Teller als eine Mischung aus vielen, vielen Molekülen in Ihre Nase. Jedes dieser bindet an verschiedene ORs, die Ihre Nase auskleiden, wobei einige Molekültypen von mehreren verschiedenen ORS erkannt werden. Jeder gebundene Rezeptor sendet nun ein Signal an das Gehirn, das dann die kombinierten Botschaften einem bestimmten Duft zuordnet. Dieser kaskadierende Prozess ist eine schöne Symphonie, die zu unserer Wahrnehmung von Geruch führt, etwas, das wir für selbstverständlich halten.
Da jeder von uns verschiedene ORs hat, besitzen wir wahrscheinlich die Fähigkeit, einige Gerüche zu erkennen, die von anderen unbemerkt bleiben. Es gab zahlreiche genetische Studien zu Unterschieden in der Reaktion auf lebensmittelbedingte Gerüche (die wiederum die Wahrnehmung von Geschmack beeinflussen), ‚Grassiness‘, männlichem Schweiß und Parfums: Die meisten dieser genetischen Studien verknüpfen Wahrnehmungsunterschiede mit den oben genannten ODER Genen. Zurück zu der quälenden Frage: Wie rieche ich Benzin? Es gab keine größeren Studien, die die produktiven ORs mit der Wahrnehmung von Verbindungen in Benzin (oder Whiteboard-Markern) in Verbindung brachten, was bedeuten könnte, dass in diesem Bereich mehr Arbeit zu tun ist oder dass es andere Mechanismen gibt, die unsere Empfindlichkeit gegenüber ihnen bestimmen. Tatsächlich gibt es andere Gene, die Ihre Reaktion beeinflussen könnten — diejenigen, die für die Produktion von Dopaminrezeptoren verantwortlich sind!
Neurotransmitter und Geruchssinn
Dopamin ist ein Neurotransmitter: ein Protein, das Signale im Gehirn überträgt. Insbesondere überträgt es Belohnungssignale. Denken Sie daran, wie Sie sich fühlen, nachdem Sie Schokolade gegessen oder eine hohe Punktzahl in einem harten Spiel erzielt haben. Wenn einige Dinge, die wir riechen, zu einer Aktivierung des Belohnungszentrums führen (wie einige Verbindungen in Benzin oder Schokolade), scheint unser Geruchssinn möglicherweise auch verstärkt oder unterdrückt zu sein, je nachdem, wie lohnend wir ihn wahrnehmen. Einige Forscher haben herausgefunden, dass die Verringerung der Reaktion eines bestimmten Dopaminrezeptors (der Proteine, die auf das Dopaminsignal im Gehirn reagieren) die Fähigkeit verringert, einen Geruch zu riechen, ähnlich wie es passieren würde, wenn Sie sich vom Geruch entfernen würden. Dies deutet darauf hin, dass je ‚lohnender‘ ein Geruch ist, desto wahrscheinlicher ist es, dass wir ihn wahrnehmen. Die obige Theorie hat faszinierende Implikationen für Verbindungen zwischen Geruchswahrnehmung und anderen Manifestationen des Belohnungssystems: Stimmungsstörungen und Sucht.
Unsere Assoziationen mit Erinnerungen beeinflussen unsere Nasen
Eine andere populäre Hypothese ist die assoziative: Wie wir auf Gerüche reagieren, hängt oft davon ab, was wir mit ihnen assoziieren. Wenn Sie zum Beispiel in Ihrer Kindheit viel geschwommen sind, verbinden Sie den Chlorgeruch sehr wahrscheinlich mit schönen Erinnerungen an das Schwimmen. Jedes Mal, wenn Sie einen Hauch von Chlor fangen, feuern die Neuronen, die diesen Geruch erkennen, die Neuronen zum Schwimmen an, mit denen sie stark verbunden sind. Die angenehme Erinnerung an den Geruch wird zu einer Belohnung, die den ursprünglichen Reiz attraktiver macht.
Die kurze Antwort auf meine erste Frage (nach 600 Wörtern) lautet also: Wir wissen es nicht. Die Wahrnehmung von Geruch ist ein komplexer Prozess, an dem viele biologische Teilprozesse beteiligt sind, die zusammenarbeiten. Ein Geruchsmolekül durchläuft ein Labyrinth von Rezeptoren in meiner Nase, das weitgehend von meiner Genetik bestimmt wird, verursacht Veränderungen in meinem Gehirn gemäß meinen Neurotransmittern und ist von einer subjektiven Besprühung von Erinnerungen durchdrungen, die eindeutig meine sind. Wir alle haben unsere eigenen einzigartigen Nasen, und einige von ihnen lieben zufällig die berauschenden Düfte von Whiteboard-Markern und Benzin.
Über den Autor
Shweta ist Doktorandin in Bioinformatik an der University of Michigan. Ihre Forschung umfasst das Studium computergestützter Methoden, um die genetischen Grundlagen psychiatrischer Erkrankungen zu verstehen. Ihr Bachelor-Abschluss ist von der National University of Singapore, wo sie Computational Biology studierte. Außerhalb der Forschung liest Shweta gerne, Yoga, und herauszufinden, die genetische Grundlage für ein Muggel zu sein. Folgen Sie Shweta auf Twitter @shramdas.
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