Katzennasen sind Wunderwerke, die zu besseren wissenschaftlichen Instrumenten inspirieren könnten

Der Gaschromatograph, ein allgegenwärtiges wissenschaftliches Instrument zur Trennung und Analyse verschiedener Gase, könnte laut einer neuen Studie viel von der Nase der Katze lernen. Als erste detaillierte Untersuchung des Katzenschnüfflers offenbart sie ein Zweikanalsystem in der Nase, das das Instrument möglicherweise nachbilden könnte.

„Wir wissen so viel über Sehen und Hören, aber nicht so viel über die Nase. Diese Arbeit könnte zu einem besseren Verständnis der Evolutionswege hinter verschiedenen Nasenstrukturen und des funktionellen Zwecks, dem sie dienen, führen“, sagt Kai Zhao, außerordentlicher Professor für HNO-Heilkunde am Ohio State College of Medicine, in einer Pressemitteilung.

Das Kanalsystem dient als wichtige Autobahnen in einem komplexen Straßensystem. Eine Katze atmet Luft in ihre Nase ein, wodurch beide Nasengänge geflutet werden, die wiederum ein Labyrinth aus kleinen Gängen, sogenannten Nasenmuscheln, durchströmen, die die Luft reinigen und befeuchten. Die Nasenmuscheln leiten die Luft an die mit Riechepithel ausgekleidete Riechregion weiter, die Gerüche wahrnimmt.

Die Studie kartierte dieses komplexe Netzwerk durch CT-Scans des Kadavers einer Hauskatze mit kurzem Haar und enthüllte die komplizierten Falten und Durchgänge, die sich durch das Siebbein der Katze schlängeln. Auch Menschen haben Nasenmuscheln, aber unsere bestehen aus ein paar einfachen Falten, und wir haben einen vergleichsweise schwachen Geruchssinn.

„Für Säugetiere ist der Geruchssinn sehr wichtig, um Beute zu finden, Gefahren zu erkennen, Nahrungsquellen zu finden und die Umwelt zu verfolgen“, sagt Zhao in einer Pressemitteilung.

Hunde verfügen über noch komplexere Nasengänge als Katzen und Menschen, was es ihnen ermöglicht, einen Geruch mit großer Konzentration wiederzukäuen.

Forscher fanden heraus, dass die Doppelströme bei Katzen unterschiedlichen Zwecken dienen. Der erste Kanal verläuft tief und relativ langsam und breitet sich durch die Nasenmuscheln aus, bevor er schließlich die Riechregion erreicht. Dieser schrittweise Weg ähnelt einem Gaschromatographen mit einem langen Rohr, das darauf ausgelegt ist, mehr Chemikalien langsamer zu erkennen.

Der zweite Strom läuft schnell und gelangt direkt in die Geruchsregion, wo er eine schnelle Erkennung wichtiger Gerüche ermöglicht. Dies ist jedoch mit einem Kompromiss verbunden, denn je schneller ein Geruch das System passiert, desto weniger effizient ist die Erkennung. Während die zweite Spur ein Raubtier aus nächster Nähe schnell erkennen kann, ist die erste möglicherweise erforderlich, um ein Raubtier anhand eines Pfotenabdrucks zu identifizieren.

Sobald die Luft die Riechregion erreicht, zirkuliert sie durch parallele Kanäle, die jeden Atemzug optimal nutzen.

„Das war tatsächlich eine Überraschung“, sagt Zhao. „Es ist, als würde man schnuppern, die Luft schießt dorthin zurück und wird dann viel länger verarbeitet.“

Insgesamt besaß der untersuchte Leichnam reichlich Riechepithel in seinen Nasenmuschelfalten, was es ihm ermöglicht hätte, rudimentärere Nasen zu erschnüffeln. Die Forscher schätzten, dass diese und ähnliche Katzen etwa 100-mal stärkere Nasen besessen hätten als die ähnlich großen Amphibien mit vereinfachten „geraden Nasen“.

Während in der Arbeit ein katzenartiges Dual-Flow-Design für Gaschromatographen vorgeschlagen wird, sprechen die Ergebnisse auch für ein noch wenig erforschtes Organ.

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