Forschende der RWTH Aachen beschreiben erstmals, wie Säugetiere Pheromone aufnehmen

06.02.2024

Forschungsgruppe am Lehrstuhl für Chemosensorik der RWTH Aachen veröffentlicht Ergebnisse in der international renommierten Fachzeitschrift Current Biology.

 

Tiere kommunizieren mit Pheromonen. Diese geheimnisvollen Signalstoffe werden in verschiedenen Körperflüssigkeiten abgegeben und lösen beim „Empfänger“ automatisch festgelegte Verhaltensmuster aus. Je nach Pheromon reichen diese unwillkürlichen Verhaltensweisen von Aggression bis zu Paarungsverhalten. Schon lange weiß man, dass Pheromone von einem eigenen Sinnesorgan - dem Vomeronasalorgan - erkannt werden. Unklar war jedoch, wie die Pheromone in das Vomeronasalorgan gelangen. Diesen Mechanismus haben Forschende der RWTH Aachen um Christoph Hamacher und Professor Marc Spehr nun aufgeklärt.

Das Vomeronasalorgan gibt Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern seit seiner Entdeckung im Jahr 1815 Rätsel auf. Das Sinnesorgan liegt als blind endender, flüssigkeitsgefüllter Schlauch von Nervenzellen im Gaumendach der meisten Säugetiere. Durch einen engen Gang öffnet sich das Organ in die Mund- oder Nasenhöhle. Wenn beispielsweise ein Hund an einem Baum die Duftmarke eines Artgenossen „erschnüffelt“, so kommt das Vomeronasalorgan zum Einsatz. Über das Sinnesorgan werden Informationen über Rangordnung, Geschlecht, Gesundheitszustand oder auch Empfängnisbereitschaft ausgetauscht. Wie aber gelangen die in winzigen Konzentrationen in Urin, Schweiß, Speichel oder anderen Körpersekreten ausgeschiedenen Signalsubstanzen in das Innere des Vomeronasalorgans?

Eine Forschungsgruppe am Lehrstuhl für Chemosensorik der RWTH Aachen konnte nun zeigen, dass neben den sensorischen Nervenzellen auch ein dichtes Muskelgewebe im Vomeronasalorgan vorliegt. Kontrahiert der Muskel, so erweitert sich der flüssigkeitsgefüllte Hohlraum im Inneren des Organs und an der Öffnung entsteht ein massiver Unterdruck. Wie durch einen Staubsauger werden so Signalsubstanzen aus der Umwelt in das Vomeronasalorgan eingesogen. Die muskulären Pumpbewegungen werden durch Adrenalinpulse ausgelöst, die zum Befüllen und Entleeren des Organs führen. Dabei spielen kurze, blitzartig Schwankungen des muskulären Kalziumspiegels eine entscheidende Rolle. Durch eine neue Methode der Bildgebung (sog. optische Kohärenztomographie), die bisher vor allem zur Diagnose von Augenerkrankungen genutzt wird, gelang es Christoph Hamacher und Professor Marc Spehr und ihrem Team während des Pumpvorgangs in das Innere des Sinnesorgans zu sehen und die Flüssigkeitsbewegungen im Vomeronasalorgan zu beobachten. Dabei reicht bei Mäusen der Austausch von etwa 100 Nanolitern (weniger als 1 Millionstel eines Liters) aus, um alle relevanten Pheromoninformationen zwischen Sender und Empfänger zu übertragen.

Die Forschenden veröffentlichen ihre Ergebnisse am 05.02.2024 in der international renommierten Fachzeitschrift Current Biology.