Bislang gingen Riechforscher wie Hitoshi Sakano davon aus, dass es zwei verschiedene Möglichkeiten des Riechens bei Mäusen gibt: auf der einen Seite riechen sie mit dem so genannten olfaktorischen System, bei dem sie bewusst wahrnehmen, wo es beispielsweise etwas zu fressen gibt. Auf der anderen Seite steht der Bereich der Pheromone, die unbewusst wahrgenommen werden, aber eben auch körperliche Reaktionen hervorrufen, wie zum Beispiel Flucht oder Angst.
"Die gängige Lehrmeinung war, dass nur das Wahrnehmen von Pheromonen angeboren ist, während das olfaktorische System durch Lernen im Laufe der Zeit entsteht. Bei diesem Riechvorgang werden Düfte umgewandelt und auf eine topographische Riechkarte im Gehirn übersetzt. Das Gehirn schaut dann dort nach, um welchen Geruch es sich handelt. Wir gehen aber davon aus, dass das Riechen eines Angreifers von einem separaten Kreislauf gesteuert wird, damit die Tiere bei einem Angriff schnell reagieren können."
Der Forscher von der Universität Tokio verfolgte die Hypothese, dass diese Karte im Riechhirn wie eine Art Monitor funktioniert. Mit bildgebenden Verfahren konnte er im Mäusehirn sehen, ob und wie stark ein bestimmter Duft einen bestimmten Teil im Riechhirn aktiviert. Um das System genau zu verstehen, wollten Hitoshi Sakano und seine Kollegen Teile dieses Bereiches abschalten. Sakano:
"”Eine solche Riecheinheit interagiert jedoch mit zehn verschiedenen Sensormolekülen, das heißt, wenn wir ein Gen abschalten, bringt uns das gar nichts, weil wir nicht detailliert bestimmte Funktionen überprüfen können. Deshalb mussten wir die Gene einzeln verändern. Aber selbst diese Bereiche sind noch unglaublich vernetzt, weil die Mäuse eine Fülle an spezialisierten Riechrezeptoren besitzen.""
Diese Hürde konnten sie jedoch überwinden. Mit einem Diphtheriegift gelang es ihnen, zielgerichtet bestimmte Bereiche in den Mäusegehirnen systematisch herunterzufahren.
"”Dabei haben wir unter anderem den hinteren Teil des Riechhirns in seiner Aktivität vermindert. Diese Tiere konnten sämtliche Gerüche normal wahrnehmen, ausgenommen den von Feinden. Die Mäuse gingen furchtlos zu Katzen und schmiegten sich sogar bei ihnen an, ohne die Flucht zu ergreifen. Bei den Kontrollmäusen, bei denen wir genau den anderen Teil in seiner Aktivität gedrosselt hatten, verhielt es sich entsprechend anders: Sie konnten so gut wie keine Duftstoffe wahrnehmen, außer den von Katzen. Da zeigten sie normales Furcht- und Abwehrverhalten.""
Dieser hintere Teil des Riechhirns ist demnach für das Erkennen von Feinden zuständig. Nur so ist es Hitoshi Sakano zufolge zu erklären, dass die transgenen Mäuse um die Katzen herum sprangen, vor denen sie sich noch vor dem Eingriff gefürchtet hatten. Seine Ergebnisse werden mittlerweile auch von hochrangigen Kollegen anerkannt. Sakano:
"Vor ein paar Monaten habe ich die Ergebnisse als erstes Richard Axel gezeigt, dem Medizinnobelpreisträger von 2004. Auch er war unglaublich überrascht. Er sagte, dass er nicht geglaubt hätte, dass es ein angeborenes Riechsystem für das olfaktorische Erkennen von Feinden gibt. Hinzu kommt der Beweis, dass das doppelte Riechsystem bei Säugern - sowohl das angeborene System als auch das für gesammelte Erfahrungen - unterschiedlich funktioniert, da beide ihre Informationen auf zwei verschiedene Weisen bekommen. Damit hatte niemand gerechnet."
Demnach ist das Riechsystem bei Säugetieren komplexer als bislang angenommen. Ein separater angeborener Schaltkreis zum Erkennen von Feinden hatte in der Evolution jedoch einen einfachen Vorteil: so konnten überwiegend die Mäuse überleben, die eine Katze als Feind und nicht als Spielkamerad erkennen konnten.
"Die gängige Lehrmeinung war, dass nur das Wahrnehmen von Pheromonen angeboren ist, während das olfaktorische System durch Lernen im Laufe der Zeit entsteht. Bei diesem Riechvorgang werden Düfte umgewandelt und auf eine topographische Riechkarte im Gehirn übersetzt. Das Gehirn schaut dann dort nach, um welchen Geruch es sich handelt. Wir gehen aber davon aus, dass das Riechen eines Angreifers von einem separaten Kreislauf gesteuert wird, damit die Tiere bei einem Angriff schnell reagieren können."
Der Forscher von der Universität Tokio verfolgte die Hypothese, dass diese Karte im Riechhirn wie eine Art Monitor funktioniert. Mit bildgebenden Verfahren konnte er im Mäusehirn sehen, ob und wie stark ein bestimmter Duft einen bestimmten Teil im Riechhirn aktiviert. Um das System genau zu verstehen, wollten Hitoshi Sakano und seine Kollegen Teile dieses Bereiches abschalten. Sakano:
"”Eine solche Riecheinheit interagiert jedoch mit zehn verschiedenen Sensormolekülen, das heißt, wenn wir ein Gen abschalten, bringt uns das gar nichts, weil wir nicht detailliert bestimmte Funktionen überprüfen können. Deshalb mussten wir die Gene einzeln verändern. Aber selbst diese Bereiche sind noch unglaublich vernetzt, weil die Mäuse eine Fülle an spezialisierten Riechrezeptoren besitzen.""
Diese Hürde konnten sie jedoch überwinden. Mit einem Diphtheriegift gelang es ihnen, zielgerichtet bestimmte Bereiche in den Mäusegehirnen systematisch herunterzufahren.
"”Dabei haben wir unter anderem den hinteren Teil des Riechhirns in seiner Aktivität vermindert. Diese Tiere konnten sämtliche Gerüche normal wahrnehmen, ausgenommen den von Feinden. Die Mäuse gingen furchtlos zu Katzen und schmiegten sich sogar bei ihnen an, ohne die Flucht zu ergreifen. Bei den Kontrollmäusen, bei denen wir genau den anderen Teil in seiner Aktivität gedrosselt hatten, verhielt es sich entsprechend anders: Sie konnten so gut wie keine Duftstoffe wahrnehmen, außer den von Katzen. Da zeigten sie normales Furcht- und Abwehrverhalten.""
Dieser hintere Teil des Riechhirns ist demnach für das Erkennen von Feinden zuständig. Nur so ist es Hitoshi Sakano zufolge zu erklären, dass die transgenen Mäuse um die Katzen herum sprangen, vor denen sie sich noch vor dem Eingriff gefürchtet hatten. Seine Ergebnisse werden mittlerweile auch von hochrangigen Kollegen anerkannt. Sakano:
"Vor ein paar Monaten habe ich die Ergebnisse als erstes Richard Axel gezeigt, dem Medizinnobelpreisträger von 2004. Auch er war unglaublich überrascht. Er sagte, dass er nicht geglaubt hätte, dass es ein angeborenes Riechsystem für das olfaktorische Erkennen von Feinden gibt. Hinzu kommt der Beweis, dass das doppelte Riechsystem bei Säugern - sowohl das angeborene System als auch das für gesammelte Erfahrungen - unterschiedlich funktioniert, da beide ihre Informationen auf zwei verschiedene Weisen bekommen. Damit hatte niemand gerechnet."
Demnach ist das Riechsystem bei Säugetieren komplexer als bislang angenommen. Ein separater angeborener Schaltkreis zum Erkennen von Feinden hatte in der Evolution jedoch einen einfachen Vorteil: so konnten überwiegend die Mäuse überleben, die eine Katze als Feind und nicht als Spielkamerad erkennen konnten.