Geosmin ist eine flüchtige Verbindung mit einem ausgeprägt “erdigen” bis “muffigen” Geruch. Er entsteht vor allem dann, wenn Erde feucht wird und die in ihr enthaltenen Mikroben aktiv werden. Aber auch einige Pflanzen wie die Rote Beete produzieren den Duftstoff Geosmin. “Während der Geruch von Geosmin zu Rote Bete passt, ist sein Auftreten in Lebensmitteln wie Fisch, Bohnen, Kakao, Wasser, Wein oder Traubensaft problematisch. In diesen beeinträchtigt er die sensorische Qualität und Akzeptanz sehr stark”, erklärt Co-Autorin Stephanie Frank vom Leibniz-Institut für Lebensmittel-Systembiologie an der Technischen Universität München. Schon im Jahr 1965 wurde der für diese muffigen Geruchs- und Geschmacksnoten verantwortliche Duftstoff Geosmin, eine Terpenoidverbindung, erstmals isoliert und chemisch bestimmt. Heute weiß man, dass schon die winzige Menge von vier bis zehn Nanogramm Geosmin pro Liter ausreicht, damit wir den typisch muffigen Geruch wahrnehmen. Das entspricht etwa einem Teelöffel Geosmin in der Wassermenge von 200 olympischen Schwimmbecken.
Einer von 616 Rezeptoren
Doch mit welchem Geruchsrezeptor wir Menschen den Duftstoff wahrnehmen, war bisher unbekannt. Kein Wunder: Der Mensch besitzt insgesamt etwa 400 verschiedene Gene für Geruchsrezeptoren, die wiederum für etwa 600 verschiedene Rezeptorvarianten in der Nasenschleimhaut verantwortlich sind. Von dieser Fülle an Duftstoff-Sensoren ist jedoch erst für etwa 20 Prozent bekannt, auf welche chemischen Verbindungen sie reagieren. Das Team um Frank und Erstautorin Lena Ball vom Leibniz-Institut hat nun gezielt nach dem Rezeptor für Geosmin gesucht. Dafür erzeugten sie in Zellkulturen 616 verschiedene Varianten der menschlichen Geruchsrezeptoren und testeten für jeden einzelnen, ob er auf Geosmin ansprach. Sie veränderten die Testzellen genetisch so, dass sie wie kleine Biosensoren für den Geruchsstoff fungieren und mithilfe eines speziellen Fluoreszenzmarkers bei einer Bindung aufleuchteten. Die Analysen ergaben: Nur ein einziger Rezeptor der menschlichen Nasenschleimhaut namens OR11A1 spricht auf physiologisch relevante Konzentrationen von Geosmin an.
In einem Gegentest untersuchte das Team daraufhin, ob der OR11A1 noch auf weitere, chemisch mit dem Geosmin verwandte Duftstoffe anspricht. Von 177 getesteten Substanzen konnte aber nur das ebenfalls erdig riechende 2-Ethylfenchol den Rezeptor signifikant aktivieren. “2-Ethylfenchol und Geosmin werden beide von bodenlebenden Mikroorganismen produziert und können Lebensmittel kontaminieren”, erklären Ball und ihre Kollegen. Von vielen Tieren ist bekannt, dass sie ebenfalls auf den erdigen Duft von Geosmin und Co reagieren. Kamele und Elefanten nutzen diesen Duft beispielsweise, um Wasserstellen zu finden, die Stechmückenart Aedes aegypti spürt damit geeignete nasse Brutstätten für ihre Eiablage auf. Umgekehrt kann Geosmin aber auch als Warnsignal dienen, beispielsweise um verdorbene Nahrung zu erkennen. So meiden beispielsweise Fruchtfliegen Obst mit diesem Geruch. „Das zeigt, dass Geosmin im Tierreich und sicher auch beim Menschen als chemischer Signalstoff fungiert“, sagt Ball.
