Wie Katzen riechen

us | In einem Gaschromatographen lassen sich flüchtige Stoffgemische trennen. Die Substanzen werden verdampft und wandern im Gasfluss durch eine lange, dünne Kapillare. Wechselwirkungen mit dem Säulenmaterial halten verschiedene Moleküle mehr oder weniger lange zurück, sodass die einzelnen Stoffe die Säule mit unterschiedlichen Retentions­zeiten verlassen und in den Detektor (z. B. ein Massenspektrometer) übergehen. Die Nase von gewöhnlichen Hauskatzen hat gewisse Ähnlichkeiten mit einem Gaschromatographen. Das stellten amerikanische Hals-Nasen-Ohren-Ärzte mit der Computersimulation einer Katzennase fest. Um ihr Modell zu etablieren, fertigten sie zunächst hochauflösende computertomographische Aufnahmen und Gewebeschnitte des Organs an. Atmet eine Katze ein, strömt etwa 15 bis 20% der Luft in ein kompliziertes Labyrinth in der Nasenhöhle. Dort trifft die Luft auf rund 20 Quadratzentimeter Riechschleimhaut. Das ist eine etwa vier- bis fünfmal so große Oberfläche wie beim Menschen. Mittels eines computergestützten Fluid-dynamischen Modells simulierten die Forscher den Luftstrom und kamen zu dem Schluss, dass eine Katzennase sich ähnlich verhält wie ein parallel geschalteter Gaschromatograph. Um möglichst schnell einen Geruch aufnehmen zu können, muss die Luft einerseits rasant die olfaktorische Schleimhaut erreichen, andererseits müssen Geruchsstoffe in niedriger Konzentration möglichst vollständig von der Schleimhaut absorbiert werden. Beide Parameter hat die Katze im Laufe der Evolution im Vergleich zu anderen Spezies perfektioniert. In der Chromatographie kann die Effizienz der Trennung mit der theoretischen Bodenzahl ausgedrückt werden. Sie berechnet sich aus der Säulenlänge und der Trennstufenhöhe. Je höher die Zahl, desto effizienter die Trennung. Dieses Modell wandten die Forscher auf verschiedene Nasen an. Während die Katzennase eine Bodenzahl von 67 erreichte, kamen Ratten und Menschen nur auf 33 bzw. 17. |