Wissenschaftler entdecken einen sechsten Sinn auf der Zunge – für Wasser
Unter dem Mikroskop betrachtet, ist die Zunge eine fremdartige Landschaft, übersät mit gefransten und höckerigen Knospen, die fünf grundlegende Geschmacksrichtungen wahrnehmen: salzig, sauer, süß, bitter und umami. Aber die Geschmacksknospen von Säugetieren haben möglicherweise einen zusätzlichen sechsten Sinn – für Wasser, wie eine neue Studie zeigt. Diese Erkenntnis könnte erklären, wie Tiere Wasser von anderen Flüssigkeiten unterscheiden können, und sie liefert neues Futter für eine jahrhundertealte Debatte: Hat Wasser einen eigenen Geschmack oder ist es nur ein Träger für andere Geschmacksrichtungen?
Seit der Antike haben Philosophen behauptet, Wasser habe keinen Geschmack. Sogar Aristoteles bezeichnete es um 330 v. Chr. als „geschmacklos“. Doch Insekten und Amphibien haben Nervenzellen, die Wasser wahrnehmen, und es gibt immer mehr Hinweise auf ähnliche Zellen bei Säugetieren, sagt Patricia Di Lorenzo, eine Verhaltensneurowissenschaftlerin an der State University of New York in Binghamton. Einige neuere Hirnscan-Studien deuten auch darauf hin, dass eine Region der menschlichen Hirnrinde speziell auf Wasser reagiert, sagt sie. Dennoch argumentieren Kritiker, dass jeder wahrgenommene Geschmack nur die Nachwirkung dessen ist, was wir zuvor geschmeckt haben, wie z. B. die Süße von Wasser nach dem Verzehr von salzigem Essen.
„Über den molekularen und zellulären Mechanismus, durch den Wasser im Mund und Rachen erkannt wird, und den neuronalen Weg, durch den dieses Signal an das Gehirn weitergeleitet wird, ist so gut wie nichts bekannt“, sagt Zachary Knight, ein Neurowissenschaftler an der University of California, San Francisco. In früheren Studien haben Knight und andere Forscher verschiedene Populationen von Neuronen in einer Gehirnregion namens Hypothalamus gefunden, die Durst auslösen und signalisieren können, wann ein Tier mit dem Trinken beginnen und aufhören sollte. Aber das Gehirn muss Informationen über Wasser aus dem Mund und von der Zunge erhalten, weil die Tiere aufhören zu trinken, lange bevor Signale aus dem Darm oder dem Blut dem Gehirn mitteilen können, dass der Körper wieder aufgefüllt wurde, sagt er.
In einem Versuch, die Debatte zu klären, suchten Yuki Oka, ein Neurowissenschaftler am California Institute of Technology in Pasadena, und Kollegen nach wasserempfindlichen Geschmacksrezeptorzellen (TRCs) in der Zunge der Maus. Sie verwendeten genetische Knockout-Mäuse, um nach diesen Zellen zu suchen, schalteten verschiedene Arten von TRCs aus und spülten dann den Mund der Nager mit Wasser, um zu sehen, welche Zellen darauf reagierten. „Das Überraschendste an dem Projekt“, so Oka, war, dass die bekannten, säureempfindlichen, sauren TRCs bei Kontakt mit Wasser heftig feuerten. Wenn man die Nager vor die Wahl stellte, entweder Wasser oder ein klares, geschmacksneutrales, synthetisches Silikonöl zu trinken, entschieden sie sich länger für das Wasser, was darauf hindeutet, dass die Zellen dabei helfen, Wasser von anderen Flüssigkeiten zu unterscheiden.
Als nächstes testete das Team, ob die künstliche Aktivierung der Zellen mit einer Technik namens Optogenetik die Mäuse dazu bringen könnte, Wasser zu trinken. Sie züchteten Mäuse, um lichtempfindliche Proteine in ihren säureempfindlichen TRCs zu exprimieren, die die Zellen als Reaktion auf das Licht eines Lasers feuern lassen. Nachdem sie den Mäusen beigebracht hatten, Wasser aus einem Ausguss zu trinken, ersetzte das Team das Wasser durch eine optische Faser, die ihre Zunge mit blauem Licht bestrahlte. Als die Mäuse das blaue Licht „tranken“, taten sie so, als würden sie Wasser schmecken, sagt Oka. Einige durstige Mäuse leckten alle 10 Minuten bis zu 2000 Mal an der Lichtquelle, berichtet das Team diese Woche in Nature Neuroscience.
Die Nagetiere lernten nie, dass das Licht nur eine Illusion war, sondern tranken weiter, lange nachdem Mäuse, die tatsächlich Wasser tranken, dies taten. Das deutet darauf hin, dass die Signale der TRCs in der Zunge zwar das Trinken auslösen können, aber keine Rolle dabei spielen, dem Gehirn mitzuteilen, wann es aufhören soll, sagt Oka.
Weitere Forschung ist nötig, um genau zu bestimmen, wie die säureempfindlichen Geschmacksknospen auf Wasser reagieren und was die Mäuse dabei erleben, sagt Oka. Er vermutet jedoch, dass sich der pH-Wert in den Zellen verändert, wenn Wasser den Speichel – einen salzigen, sauren Schleim – ausspült, so dass die Zellen eher feuern.
Der Gedanke, dass Tiere Wasser unter anderem durch den Entzug von Speichel erkennen, „macht sehr viel Sinn“, sagt Knight. Aber es ist immer noch nur einer von vielen wahrscheinlichen Wegen, um Wasser wahrzunehmen, einschließlich Temperatur und Druck, fügt er hinzu.
Die „gut konzipierte, faszinierende“ Studie spricht auch zu einer langjährigen Debatte über die Natur des Geschmacks, sagt Di Lorenzo. Wenn man ein Gegenbeispiel zu der vorherrschenden Ansicht findet, dass es nur fünf grundlegende Geschmacksgruppen gibt, sagt sie, „dann muss man wieder an das Zeichenbrett gehen.“