Viele Leute erkennen den typischen erdigen Geruch, der im Sommer nach Regen in der Luft liegt. Aber nicht alle wissen, dass dieser Duft einen Namen hat - Petrichor. Und noch weniger wissen, wie genau dieser entsteht.
Der Name Geosmin stammt aus dem Altgriechischen. geō- bedeutet so viel wie „Erde“ und osmḗ „Geruch“. Geosmin ist ein bicyclischer Alkohol, produziert von verschiedenen Bodenmikroben, wie Streptomyces und Myxobakterien. Wenn es auf porösen Boden regnet, wird der Duftstoff und Luft im auftreffenden Regentropfen eingeschlossen. Die Luftblasen steigen im Tropfen nach oben und lassen ihn schließlich aufplatzen. Alle enthaltenen Moleküle werden somit in Form von Aerosolen in die Luft katapultiert. Menschen reagieren auf Geosmin hochsensibel und so ist es uns möglich, Regen auch aus großen Entfernungen zu riechen.
Auch für die Forschung kann Geosmin relevant sein. Statt Licht, kann der Geruch des Geosmin zur Stimulation von Neuronen der Drosophila melanogaster genutzt werden, entdeckte das Labor von Christopher Potter an der Johns Hopkins University. Dieser Ansatz der sogenannten "Olfactogenetik" lässt Forscher*innen in der Zukunft den Zusammenhang zwischen Geruchseinflüssen und dem Verhalten von Tieren besser verstehen, als es mit Optogenetik möglich war.
Nach der Entdeckung von Marcus Stensmyr von der Lund University, dass Geosmin nur einen einzelnen Geruchsrezepor namens Or56a bei Drosophila aktiviert, kam das Team von Christopher Potter auf die Idee der “Olfactogenetik”. Damit ist gemeint, dass statt mit Lichtstimuli (Optogenetik), Neuronen durch Gerüche aktiviert werden. Licht kann bei der Fliege zur Überreizung führen und das Gegenteil bewirken. Nützlich ist bei der neuen Technik zudem, dass auch der Einfluss von verschiedenen Konzentrationen des Geruchs auf das Tier getestet werden kann. Olfactogenetik wurde dann von den Forschenden genutzt, um mehr über die Auswirkung von Geosmin auf Drosophila herauszufinden.
Am Anfang ihrer Forschung mussten Fliegen ohne den natürlich vorkommenden Or56a Rezeptor gezüchtet werden. Diese reagierten nicht mehr auf Geosmin. Der Rezeptor, welcher gut beweglich ist, wird dann an das Neuron addiert, welches untersucht werden soll. Wurde Drosophila dann Geosmin ausgesetzt, konnte ein elektrophysikalisches Antwortsignal überall dort wahrgenommen werden, wo der Rezeptor platziert wurde.
Es wurde ein neuer Assay entwickelt mit dem untersucht werden kann, ob Geosmin das Verhalten von schwangeren Weibchen beeinflusst. Dabei werden weiblichen Fliegen 3 gefüllte Vertiefungen zum Legen ihrer Eier angeboten. In zwei befindet sich nur Agarose, einem wurde zusätzlich Geosmin beigesetzt. Es zeigte sich, dass Weibchen die Vertiefung mit Geosmin mieden. Überraschenderweise konnte somit festgestellt werden, dass die Fliegen eine Aversion gegen Geosmin zeigten, egal welches der untersuchten olfaktorischen Neuronen aktiviert wurde.
Jetzt soll mit Olfactogenetik herausgefunden werden, wie Gerüche den Paarungsdrang beeinflussen können. Auch wenn dies alles mit Optogenetik erforscht werden kann, liefert die neue Technik laut Potter ein willkommenes neues Gerät in der Werkzeugkiste.