Er selber roch nach nichts und war doch ein Riechgenie - Jean Baptiste Grenouille, der in Patrick Süskinds Roman "Das Parfum" einen Engelsduft betörender Ausstrahlung zusammendestilliert, brauchte niemanden zu sehen oder zu hören. Er erkannte die Menschen an ihrem Geruch.

Kaum jemand bringt es zu ähnlicher Meisterschaft beim Riechen wie "Parfum"-Held Grenouille, dessen Duftwasser den Menschen "direkt ans Herz" ging und dort entschied "über Zuneigung und Verachtung, Ekel und Lust, Liebe und Haß".

Der Duft von Mottenkugeln ruft beim einen die Erinnerung an den Opa wach. Der Gestank verbrannter Wohnhäuser versetzt den anderen zurück in Bombennächte, weckt Bilder verkohlter Matratzen und umherirrender Gestalten. Hollywood-Star Pam Grier ("Jackie Brown") erzählt, daß Patschuli-Aroma verströmende Räucherstäbchen für sie die Zeit mit einem ihrer ersten Liebhaber, dem Basketballspieler Kareem Abdul-Jabbar, wieder lebendig werden lassen.

Die Kaskaden von Empfindungen, Farben und Eindrücken, die das Gehirn beim Auftreten bestimmter Düfte aus dem Unterbewußtsein hervorholt, haben eines gemeinsam - das längst Vergessene ist so nah an das Geruchsempfinden gekoppelt, daß es anderweitig kaum erinnerbar ist.

Zwar gilt der Geruchssinn als ein archaischer Sinn, der eng mit den Instinkten verbunden ist. Über Kilometer hinweg nehmen viele Tiere die Duftstoffe paarungsbereiter Artgenossen wahr - bei einigen Arten ist ein Drittel des gesamten Hirnvolumens für die Verarbeitung von Geruchsinformationen reserviert. Hunde lassen sich darauf trainieren, Drogen zu erschnüffeln oder den Verwesungsgeruch menschlicher Leichen; Schweine- oder Hundenasen helfen bei der Trüffel-suche.

Auch menschliche Beziehungen sind nicht selten vom Geruch geprägt. Mütter erkennen die Strampelanzüge ihrer Babys

am Duft. Zeitgenossen, die ihre Körperpflege vernachlässigen, werden auf Ab-

* An der Universität Utrecht; die Apparatur erlaubt es, für jedes Nasenloch getrennt Intensität und Mischungsverhältnis verschiedener Düfte zu steuern.

stand gehalten. "Mundgeruch macht ein-

sam", weiß der Volksmund.

Dennoch war noch bis vor wenigen Jahren der Geruchssinn eine Art grauer Fleck auf der Landkarte der Sinne. Die Wissenschaft hatte ihn bestenfalls in den Grundzügen erforscht. Erst seit Anfang der neunziger Jahre, seit sich Molekularbiologen, Genetiker, Neurologen und Computerexperten mit moderner Technologie "der Nase, des wohlbekannten unbekannten Organs" ("Die Weltwoche") annahmen, wird allmählich klar, auf welchen Wegen ein Duft ins Gehirn gelangt, dort beurteilt, entschlüsselt und gespeichert wird.

So fix ging die Geruchsforschung voran, daß mittlerweile das angeblich "niedere" Sinnesorgan des Menschen, als welches die Nase jahrhundertelang geschmäht wurde, im Labor nachgebaut werden konnte. Zwar sind die bisher entwickelten Haupttypen der elektronischen Nasentechnologie (ENT) noch eher kümmerliche Kopien des menschlichen Riechorgans. Gleichwohl kündigen sich vielfältige Einsatzfelder an.

Die momentan feinste elektronische Nase kommt aus England. Mit ihr lassen sich Duftmoleküle entdecken, die Mikroorganismen entströmen. Eine Arbeitsgruppe von Ingenieuren und Biologen unter Leitung des ENT-Pioniers Julian Gardner von der Warwick University in Coventry legte im Labor Kulturen von Staphylokokken- und Coli-Bakterien an.

Über die Petrischalen mit den sich schnell vermehrenden Einzellern stülpten die britischen Forscher Filter, Kanülen und Ventile, mit deren Hilfe sie dem Luftraum über der Bakterienkultur Proben entnahmen. Ein Verbund aus sechs Geruchssensoren analysierte die darin enthaltenen Moleküle. Ein Computer speicherte die Werte und filterte diejenigen heraus, die aromatypisch für die Bakterien sind.

Erst mußte die elektronische Nase geschult werden. Dann stellte sie ihr erworbenes Können unter Beweis: In neuerlich angelegten Kulturen erschnüffelte sie innerhalb weniger Minuten fehlerlos alle Staphylokokken, bei den Coli-Bakterien betrug die Erfolgsquote 92 Prozent.

Nicht zufällig hatten die Warwick-Forscher diese Bakterienstämme für ihren Versuch ausgewählt. Sie bewiesen damit, daß ihre elektronische Nase, ursprünglich zum Erschnuppern schlecht gebrauten Bieres konzipiert, auch als diagnostisches Hilfsmittel in der Medizin eingesetzt werden kann. Denn die für den Test verwendeten Bakterien sind an fast allen Infektionen im Hals-, Nasen- und Ohrenbereich beteiligt.

Verglichen mit der Riechleistung der menschlichen Nase sind die selektiven Fähigkeiten des Warwick-Geräts dennoch bescheiden. Denn das natürliche Vorbild ist ein hochempfindliches und vielseitiges sensorisches Wunderwerk.

In einer Hundenase befinden sich etwa 120 Millionen Sinneszellen, die rund eine Million verschiedene Typen von Geruchsmolekülen unterscheiden können, und dies selbst in Konzentrationen von wenigen Molekülen pro Liter Luft.

Zwar geriet der Mensch, den die Evolution von der Notwendigkeit befreite, bodennahe Duftmarken erkennen zu müssen, gegenüber den olfaktorischen Supersystemen vieler Tiere ins Hintertreffen.

Doch verfügt auch die menschliche Nase noch über rund zehn Millionen geruchsempfindliche Neuronen. Sie drängeln sich auf der etwa fünf Quadratzentimeter großen Riechschleimhaut im Dach der Nasenhöhle. Am Ende jeder Nervenzelle strecken sich 10 bis 20 mikroskopisch feine Fühler in den Nasenraum. Diese "Cilien" sind jeweils mit einem Rezeptortyp bestückt, an den einzelne Geruchsmoleküle andocken (siehe Grafik Seite 185).

Das überragende Feingefühl dieses Sensorsystems wird im Vergleich zu anderen Sinnesorganen des Menschen deutlich. Das

Auge etwa kommt beim Farbensehen mit drei Rezeptortypen aus, jeweils einem für

* Bei der Landshuter Firma Pöschl.

blaues, rotes und grünes Licht. Das Sehzentrum des Gehirns kombiniert daraus Tausende von Farbnuancen.

Vergleichsweise simpel nimmt sich auch das menschliche Geschmackssensorium aus. Die auf der Zunge und im Mundraum befindlichen Knospen sind auf ganze fünf Empfindungen programmiert - auf süß und sauer, salzig und bitter sowie auf die "umami" genannte Würze des Geschmacksverstärkers Glutamat.

Für den Bauplan dieser Biosensortypen in Netzhaut und Zunge sind nicht mehr als acht Gene zuständig. In der Nase jedoch, so fand der Molekularbiologe Richard Axel von der New Yorker Columbia University heraus, tun rund 1000 Rezeptoren ihren Dienst, jeder kodiert auf einem eigenen Gen. Mithin ist ein Prozent des menschlichen Erbguts nur für jene Proteine reserviert, die auf den Cilien im Nasenraum die Duftstoffe binden. Keine bisher bekannte Genfamilie ist umfangreicher.

Dieser genetische Kraftakt unterstreicht die enorme Bedeutung des Geruchssinns. Ohne ihn wäre der Geschmackssinn hilflos. Ob Gourmet oder Hamburger-Fan, das entscheidende Urteil über den Geschmack einer Speise, ob Bulette, Bier oder Brausepulver, fällt die Riechschleimhaut. Bei jedem Happen Mousse au Chocolat, der auf der Zunge zergeht, bei jedem prickelnden Champagnerschluck gelangen auch Duftmoleküle durch einen Kamin in die Nase.

Wem der Geruchssinn verdreht wird oder abhanden kommt, der ist übel dran. Der schwedische Dichter August Strindberg beschrieb einen solchen (bei ihm vorübergehenden) Zustand: "Ich weiß nicht, was ich habe, aber alles riecht nach Sellerie."

Feinnasigen Menschen hingegen öffnen sich wonnevolle Welten. Strindbergs Kollege Marcel Proust beschrieb, wie der Duft von Madeleine-Biscuits und einer Tasse Tee die "verlorene Zeit" zurückzauberte. Der kolumbianische Dichterfürst Gabriel García Márquez läßt seinen Romanhelden Doktor Urbino das "flüchtige Vergnügen seines nach geheimen Gärten duftenden Urins" genießen, "der vom lauwarmen Spargel" veredelt worden war.

Seine Leistungsfähigkeit zeigt der Geruchssinn bei der Analyse komplexer Aromen. Um den Geruch von Schokolade zu erkennen, müssen etwa 500 Einzelkomponenten aus der Duftwolke gefischt werden, bei Kaffee sind es 670, bei einem guten Rotwein 700 chemische Signale. Rund 10 000 verschiedene Geruchsqualitäten, so schätzen Experten, kann das menschliche Riechorgan unterscheiden.

In krassem Gegensatz zu dieser Leistung steht die Hilflosigkeit des Menschen, wenn er Gerüche zu beschreiben versucht. Für Töne und Farben gibt es meßbare Standardwerte, Gerüche sind an individuelle Erinnerungen und Emotionen gekettet.

Zwar nutzt beispielsweise die Parfumindustrie seit geraumer Zeit Gaschromatographen und Massenspektrometer, um natürliche Düfte im Labor zu analysieren. Damit läßt sich meist die Struktur der Duftmoleküle bestimmen, die sodann chemisch nachgebaut werden. Die niedersächsische Kreisstadt Holzminden etwa wird regelmäßig in Aromaschwaden gehüllt, die den Küchen der dort ansässigen Duftstoffkonzerne Dragoco und Haarmann & Reimann entfleuchen.

Doch die High-Tech-Apparate haben die "Nasen", wie Riechexperten kurz und treffend genannt werden, bisher nicht arbeitslos gemacht. Denn nur die menschliche Nase vermag noch Geruchskomponenten in einer Verdünnung von einem billionstel Gramm pro Liter Luft zu erschnüffeln, eben jene wenigen Moleküle, die einem neuen Duft die besondere Note verleihen.

Allerdings habe die menschliche Nase, sagt Klaus Rieblinger, Geruchsexperte am Fraunhofer-Institut für Lebensmitteltechnologie und Verpackung in Freising, nur eine begrenzte Aufnahmefähigkeit: "Wenn viele unterschiedliche Gerüche auf sie einwirken, wird sie nach kurzer Zeit unsensibel." Die Riechexperten benötigen Erholungspausen, ein Umstand, der "die humansensorische Qualitätsprüfung", wie das urteilende Schnüffeln im Fachjargon heißt, aufwendig und teuer macht.

Nun aber erwächst dem Berufsstand der Nasen, deren Tätigkeitsfeld die Lebens- und Genußmittelbranche, Pharma-, Farben- und Umweltindustrie umfaßt, zunehmend Konkurrenz durch die Kunstnasen.

Knapp ein Dutzend Hersteller, vor allem aus Europa und Japan, haben elektronische Nasen zur Marktreife entwickelt. Herzstück aller Riechapparate ist ein System von unterschiedlichen Sensortypen, die hinsichtlich ihrer Empfindlichkeit auf bestimmte Gasmoleküle ausgewählt werden. Im Unterschied zu den herkömmlichen chemischen Analysegeräten sind die ENT-Sensoren auf ein begrenztes Geruchsspektrum beschränkt.

Die Meßfühler der künstlichen Nasen bestehen aus Metalloxiden, Polymeren, Quarzkristallen, Glasfasern oder Bimetallen. Die Sensoren sind darauf ausgelegt, beim Auftreffen von Gasmolekülen aus speziell aufbereiteten Duftwolken anzusprechen - minimale Änderungen in Leitfähigkeit, Schwingung, Farbe oder Form der Sensoren werden registriert. Die Werte ergeben für verschiedene Gerüche bestimmte Signalmuster, die mit Hilfe computergesteuerter neuronaler Netzwerke wiedererkannt werden können.

Auf der Quarzschwingtechnik basiert etwa das "Chemosensor-System QMB 6", das die Münchner Firma HKR Sensorsysteme vor vier Jahren auf den Markt brachte. 20 Exemplare des 190 Gramm schweren Schnüffelmoduls (Stückpreis: 20 000 Mark) und 10 Ausführungen des viermal so teuren Gesamtsystems hat der Sechs-Mann-Betrieb mittlerweile verkauft.

Genutzt wird die QMB-6-Nase am Uni-Institut in Weihenstephan zur Erforschung des Geruchs und Geschmacks von Karotten. Ein zweites System setzt die Landshuter Schnupftabakfirma Pöschl ein - zur Entlastung ihrer menschlichen Schnüffelexperten, die einmal pro Woche auf herkömmliche Weise die "Schneizler"-Qualität prüfen und dabei gleichzeitig ihre elektronischen Kollegen überwachen.

Bis ins All hat es die Münchner Kunstnase inzwischen gebracht. Mit einem QMB-6-Modul bestückt war das Gerät, das im Rahmen der europäischen Raumfahrtmission Euromir 95 in der russischen Weltraumstation die Qualität der Atemluft kontrollierte. "Trainiert", wie die ENT-Experten die Sensibilisierung der elektronischen Nase auf spezielle Gerüche nennen, war der Mir-Melder auf 30 gasförmige Stoffe.

Einig sind sich ENT-Entwickler über "den gewaltigen Bedarf an geeigneten Schnüffelhilfen", so HKR-Geschäftsführer Gerhard Horner. Im Blick hat der Münchner Gassensoriker dabei nicht nur den lukrativen Markt der Lebensmittelindustrie, wo elektronische Nasen den durch Ausdünstungen begleiteten Verfall von Gemüse und Käse, Fisch, Fleisch oder Brot überprüfen könnten. Horner sieht ENT-Einsatzgebiete auch im Bereich der Umweltmeßtechnik, etwa im Umfeld von Mülldeponien und an Arbeitsplätzen in der Chemie-Industrie.

Der vom Dasa-Zweigwerk in Rostock entwickelte Mir-Luftprüfer heiße, wie die Firma mitteilt, "inzwischen Sam und wurde für den irdischen Markt weiterentwickelt" - zum "intelligenten" Brandmelder "SamDetect".

Herkömmliche Feuermelder reagieren zumeist auf Wärmestrahlung oder Rauchentwicklung. Der Branddetektiv aus Rostock hingegen erschnuppert schon die charakteristischen Ausgasungen, die einem Material entströmen, bevor die zum Schwelbrand oder zur Entflammung nötige Temperatur erreicht ist.

Auch die ENT-Pioniere aus Warwick haben das medizinische Einsatzspektrum ihrer Kunstnase erweitert: Ein neuer Prototyp kann bei Kühen die sogenannte Ketose schon im Frühstadium diagnostizieren, ein folgenschweres Leiden, das sich durch Freßunlust ankündigt, aber auch durch Aceton im Atem des Tieres. Die kranken Kühe magern ab, die Milchleistung sinkt, am Ende steht die Notschlachtung.

Weniger dramatisch verläuft eine menschliche Erkrankung, die ähnliche Symptome zeigt: Auch im Atem von Diabetikern finden sich Spuren von Aceton; würden sie frühzeitig entdeckt, könnte das Volksleiden wirksamer bekämpft werden.

Ob allerdings schon bald die hochbezahlten Nasen aus Fleisch und Blut in der Parfum-, Wein- und Gewürzbranche oder die "Luftspürer", die in der chemischen Industrie per Fahrrad übers Werksgelände patrouillieren, der neuen Riechtechnologie Platz machen müssen, erscheint fraglich. HKR-Chef Horner glaubt: "Die menschliche Nase hat nicht ausgedient."

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Geruchssinn des Menschen

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