Den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin teilen sich in diesem Jahr der 58-jährige Richard Axel und seine ein Jahr jüngere Kollegin Linda Buck. Die beiden Biochemiker haben zu Beginn der neunziger Jahre die biologischen Grundlagen entdeckt, die es Mensch und Tier ermöglichen, eine riesige Fülle unterschiedlicher Gerüche wahrzunehmen – eine Fähigkeit, die für fast alle Spezies überlebenswichtig ist. Nur mithilfe von Gerüchen können beispielsweise Gefahren wie ein herannahender Räuber oder der Brandgeruch eines Feuers wahrgenommen werden. Auch die Suche nach Essbarem oder die Identifikation giftiger oder verdorbener Nahrung wäre ohne eine gute Nase nicht möglich.
Kern der Arbeit von Axel und Buck war dabei die Identifizierung einer Genfamilie mit mehr als 1.000 verschiedenen Genen, die Informationen für die so genannten olfaktorischen Rezeptoren enthalten. Bei Mäusen sind alle 1.000 dieser Gene aktiv, beim Menschen etwa 350. Jedes aktive Gen kodiert dabei ein bestimmtes Rezeptormolekül, das sich von allen anderen Geruchsrezeptoren unterscheidet. Diese Detektormoleküle befinden sich in den olfaktorischen Sinneszellen im Riechepithel, einem im oberen Bereich der Nase gelegenen Teil der Nasenschleimhaut. In jeder dieser Zellen ist nur eine einzige der Genvarianten aktiv, so dass auf der Oberfläche der Zellen nur ein ganz bestimmter Rezeptortyp vorhanden ist.
Dockt nun ein Duftmolekül an einem solchen Rezeptor an, wird ein elektrischer Impuls ausgelöst, der im so genannten Bulbus olfactorius oder Riechkolben verarbeitet wird. Jeder Rezeptor reagiert dabei auf mehrere Duftstoffe, und umgekehrt aktiviert jeder Duftstoff mehrere Arten von Rezeptoren. Dadurch ergibt sich für die Weiterleitung einer Duftinformation eine große Vielzahl von Möglichkeiten: Werden unterschiedliche Kombinationen von Rezeptoren aktiviert, nimmt das Gehirn einen ganz neuen Duft wahr, genauso wie die Buchstaben eines Alphabets je nach Kombination immer neue Wörter ergeben. Auf diesem Weg kann das Gehirn viel mehr verschiedene Gerüche wahrnehmen als es Rezeptoren gibt. Der Mensch unterscheidet mit nur 350 aktiven Genen beispielsweise etwa 10.000 verschiedene Düfte.
Seit ihrer gemeinsamen Arbeit, die 1991 veröffentlicht wurde, forschten Buck und Axel unabhängig voneinander weiter an der Aufklärung der Wahrnehmung und Verarbeitung von Gerüchen. Der Schwerpunkt der Arbeit von Linda Buck, die heute am Fred Hutchinson Cancer Research Center in Seattle forscht, liegt in der Wahrnehmung von Gerüchen und Pheromonen. Ihr Kollege Richard Axel ist Professor für Biochemie am Howard Hughes Medical Institute der Columbia University in New York und beschäftigt sich mit der Verarbeitung der Geruchsinformationen im Gehirn. Jeder der beiden Preisträger erhält genau die Hälfte des Preisgeldes von umgerechnet etwa 1,1 Millionen Euro.
Das Riechsystem und die Verarbeitung von Gerüchen im Gehirn war im April dieses Jahres auch Titelthema von “bild der wissenschaft”. Die entsprechende Artikel können im Heftarchiv abgerufen werden (Angebot ist kostenpflichtig).
Ilka Lehnen-Beyel
