Geruch ist nach wie vor einer der am wenigsten verstandenen Sinne. Die neue Technik erlaubt jedoch die Synthese von Geruchsrezeptoren im Labor und lässt hoffen, dass sich Wissenschaftler bald mit dieser Problematik befassen und die lang ersehnte „künstliche Nase“entwickeln.
Der Geruchssinn ist einer der ältesten und primitivsten Sinne, aber die Prinzipien seiner Funktionsweise sind noch weitgehend unklar. Es gibt sogar eine Hypothese, dass Quanteneffekte für die Wahrnehmung von Gerüchen verantwortlich sind, worüber wir im Artikel „Geruchsschwingungen“gesprochen haben.
In der Tat ist das olfaktorische System äußerst komplex. Selbst beim Menschen umfasst es etwa 400 funktionelle Gene (keine der anderen Funktionen des Körpers werden von einer solchen Anzahl von Genen bereitgestellt). Und bei Tieren wie Hunden und Mäusen erreicht die Zahl der Gene, die am Geruchssystem beteiligt sind, 1000. Eine solche Vielf alt an Rezeptoren ermöglicht es, Zehntausende verschiedener Gerüche zu unterscheiden. Jedes Aroma wirkt auf viele Rezeptoren gleichzeitig, jeder auf unterschiedliche Weise. Gleichzeitig wird eine Art „Profil“der Aktivierung gebildet, das vom Gehirn als bestimmter Geruch erkannt wird.
Es wird angenommen, dass die Entschlüsselung der Geruchsmechanismen die Schaffung "künstlicher Nasen" ermöglichen wird, die viele Anwendungen finden werden - zum Beispiel als Ersatz für Hunde bei der Suche nach Drogen und Sprengstoffen sowie für verschiedene medizinische Aufgaben. Und jetzt haben Wissenschaftler einen weiteren wichtigen Schritt in diese wunderbare Zukunft getan. Eine Gruppe des chinesisch-amerikanischen Professors Shuhuang Zhang hat ein Verfahren zur Massenproduktion von Geruchsrezeptoren im Labor entwickelt.
Bis jetzt wurden zahlreiche Versuche, die molekularen Grundlagen des Geruchs zu untersuchen, durch Schwierigkeiten bei der Arbeit mit olfaktorischen Rezeptoren behindert – Proteinen, die für die Geruchserkennung sorgen. Wissenschaftler konnten sie bisher noch nicht in ausreichender Menge synthetisieren und auf die erforderliche Reinheit aufreinigen.
In der Natur sind Geruchsrezeptoren Membranproteine, die die Oberfläche von Zellen bedecken. Da die Zellmembran auf einer Lipiddoppelschicht basiert, haben Rezeptorproteine ausgeprägte hydrophobe („wasserabweisende“) Eigenschaften. Daher aggregieren diese Proteine, wenn sie aus der Zelle entfernt und in wässrige Lösungen gegeben werden („kleben zusammen“) und verlieren ihre Struktur, was es extrem schwierig macht, mit ihnen zu arbeiten.
Shuhuang Zhang und seinem Team ist es jedoch gelungen, eine alternative Technik zu entwickeln, die eines der Geruchsrezeptorproteine einfach mit Hilfe von Säugetierzellen synthetisieren kann – oder noch einfacher, ohne Beteiligung lebender Zellen, aus einem Extrakt von Weizenkeim. Auf diese Weise können schnell ausreichende Proteinmengen für Struktur- und Funktionsanalysen gewonnen werden.
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