Es ist schwer, den Wert von Schmerzen zu schätzen, wenn wir sie spüren, aber die meisten Lebewesen würden ohne sie nicht überleben. Schmerz ist ein Signal, dass etwas dem Körper Schaden zufügt und dass man etwas unternehmen muss.
Eine Möglichkeit, etwas über Schmerzrezeptoren zu erfahren, besteht darin, Arten zu untersuchen, bei denen diese Rezeptoren nicht vorhanden zu sein scheinen. Zum Beispiel fressen viele Tiere regelmäßig giftige Nahrung, ohne Reaktionen zu zeigen, die bei anderen Arten Schmerzen verursachen würden: Ziegen, Rehe und Schwarzbären fressen alle gerne Giftefeu, ohne einen juckenden Ausschlag zu bekommen.
Ich habe schon immer eine Vorliebe für bizarre Biologie gehabt, deshalb wollte ich etwas über eines der spezialisiertesten Raubtiere im Tierreich lernen: die Grashüpfermaus (Onychomys torridus). Diese winzigen Nagetiere haben einen großen Appetit auf Beute, die andere Mäuse aufgrund der chemischen Abwehrkräfte ihrer Beute lieber in Ruhe lassen. Ashlee Rowe und Matt Rowe, in deren Labor ich während meiner Zeit an der Michigan State University gearbeitet habe, untersuchen, wie Grashüpfer-Mäuse gefährliche Nahrung verzehren können. Das Verständnis dieser Fähigkeit könnte Einblicke in die Schmerzbahnen geben und Wissenschaftlern helfen, neue, nicht süchtig machende Behandlungen zur Blockierung von Schmerzsignalen zu finden.
Mäuse gegen Käfer
Um mehr über das Raubtierverhalten von Heuschreckenmäusen herauszufinden, bin ich mit Olivia Guswiler, Victoria Rose und Matt Rowe in die Sonoran-Wüste im Süden Arizonas gereist. Die Wüste ist wunderschön, aber lebensfeindlich.
Viele Tiere in der Wüste haben extreme Anpassungen entwickelt, darunter Gifte, die ihnen helfen, Nahrung zu finden und sich vor Raubtieren zu schützen. Das macht sie zum perfekten natürlichen Labor für die Untersuchung von Nagetieren und ihrer Spezialisierung auf das Leben in der Wüste.
Wir konzentrierten uns auf drei verwandte Mäusespezies mit unterschiedlichen Ernährungspräferenzen. Hirschmäuse (Peromyscus) sind Allesfresser und dafür bekannt, dass sie ihre Insektennahrung mit allem ergänzen, was sie in den Küchen Nordamerikas finden. Erdnussförmige Taschenmäuse (Chaetodipus penicillatus) bevorzugen Sämereien und Getreide, fressen aber in letzter Konsequenz auch Insekten.
Im Gegensatz dazu sind die südlichen Grashüpfermäuse gefräßige Fleischfresser. Bei Sonnenuntergang stoßen sie lange Schreie aus, die wie gedämpfte Teekesselchen klingen und als „Wolfsgeheul in Miniatur“ beschrieben wurden. Mit ihren stämmigen Beinen und ihrem hellbraun-weiß gemusterten Fell sehen sie aus wie winzige Corgis, aber das täuscht über ihr aggressives Wesen hinweg. Grashüpfermäuse greifen alles an, was sich bewegt, einschließlich Tausendfüßler, Vogelspinnen, Skorpione und sogar andere Mäuse. Sie haben eine erstaunliche Immunität gegen Skorpiongift, das Hirschmäuse innerhalb von Minuten tötet.
Wir wollten sehen, wie Grashüpfermäuse, Hirschmäuse und Taschenmäuse verschiedene Arten von Insekten fressen, also haben wir über 80 von ihnen gefangen und ihr Fressverhalten getestet. Wir gaben jeder Maus eine Grille, die weitgehend wehrlos ist, und einen Stinkkäfer (Eleodes longicollis). Diese Käfer sind so etwas wie die schokoladenüberzogenen Brezeln der Wüste – kalorienreiche Leckerbissen mit gegensätzlichen Geschmacksrichtungen.
Aber um an das saftige Innere zu gelangen, muss ein Raubtier eine harte Außenhülle und einen brennenden, beißenden Spray überwinden, den der Käfer aus seinem Hinterteil versprüht. Das Spray enthält Benzochinon-Chemikalien, die bleichmittelähnliche Dämpfe freisetzen und bei längerem Kontakt Augen, Nase, Mund und Haut schädigen können. Ich kann den bitteren, stechenden Geschmack und die braunen Flecken, die es auf Kleidung und Haut hinterlässt, persönlich bestätigen.
Geschmackstests
In einem typischen Kampf griffen die meisten Heuschreckenmäuse den Käfer sofort an, wurden aber von einem Gesicht voller chemischem Spray zurückgeschreckt. Mit geschlossenen Augen drehten sie sich um, um ihren Kopf im Sand zu reiben, und versuchten scheinbar, das Spray von ihrem Fell abzustreifen. Doch dann kehrten die Mäuse zurück und bissen den Käfer in den Kopf, bis er besänftigt war. Es folgte ein Knirschen, als die Maus den Käfer wie ein Sandwich hielt und sich den Körper hinunterarbeitete, bis nur noch sechs Beine und eine leere Schale übrig waren.
Die anderen Anwärter waren totale Weicheier. Die Hirschmäuse schnüffelten um die Käfer herum wie ein Restaurantgast, der überlegt, ob er scharfes Chili bestellen soll. Schließlich gaben sie alle auf, obwohl viele die milderen Grillen fraßen. Einige neugierige Taschenmäuse inspizierten die Insekten, blieben aber Vegetarier.
Fleischfressende Nagetiere als pharmazeutische Modelle
Grasshopper-Mäuse haben besondere Fähigkeiten, die sie zu äußerst effizienten Räubern machen. Wir konnten beobachten, wie sie ein Angriffsverhalten an den Tag legten, bei dem sie einen Käfer schnell außer Gefecht setzten, indem sie ihn in den Kopf und nicht in den Bauch bissen. Wir sahen auch Abwehrverhalten, wie das Reiben des Gesichts oder den Versuch, den Käfer im Sand zu vergraben, was darauf hindeutet, dass die Mäuse wahrscheinlich Benzochinone in ihre Augen, Nasen und Münder bekamen. Trotz dieses oberflächlichen Unbehagens verfolgten sie die Käfer unerbittlich. Wie die Rowes angedeutet haben, könnte dieses Verhalten auf eine zugrundeliegende Form der chemischen Toleranz hindeuten.
Da die Hirschmäuse dieses Verhalten nicht zeigten, verfügen sie möglicherweise nicht über die notwendigen Anpassungen, um die gleiche Art von Nahrung zu fressen. Es ist möglich, dass Grashüpfer-Mäuse sensorische Rezeptoren haben, die weniger empfindlich auf Benzochinon reagieren. Um diese Frage zu klären, untersucht das Rowe-Labor derzeit die Sinnesrezeptoren von Hirschmäusen und Heuschreckenmäusen.
Wir wissen jedoch, dass diese Tiere eine geringere Empfindlichkeit gegenüber anderen Chemikalien aufweisen, die Schmerzempfindungen auslösen. Es gibt sogar Hinweise darauf, dass sie keine aversive Konditionierung auf Stinkkäfer zeigen, was bedeutet, dass Grashüpfer-Mäuse nie lernen, Käfer mit Schmerz zu assoziieren, selbst wenn sie eine negative Erfahrung mit dem Spray gemacht haben.
Zukünftige Forschungen könnten im Gehirn der Grashüpfermaus noch mehr Hinweise darauf finden, wie Schmerzempfindungen blockiert werden können. Menschliche Medikamente wie Advil und andere nichtsteroidale entzündungshemmende Medikamente reduzieren Schmerzen, indem sie die Produktion bestimmter Chemikalien im Körper blockieren, die das Gewebe entzünden. In ähnlicher Weise könnten Medikamente, die Schlüssel nachahmen, die der Form von sensorischen Rezeptorenschlössern entsprechen, diese Rezeptoren daran hindern, Schmerzsignale zu senden. Durch das Kopieren natürlicher Beispiele von Schmerzresistenz können Wissenschaftler Behandlungen zur Schmerzlinderung entwickeln oder herausfinden, welcher Teil der Schmerzbahn bei chronischen Schmerzpatienten nicht richtig funktioniert.
Du bist, was du isst
Wenn wir mehr über die Schmerz- und Geschmacksrezeptoren von Grashüpfer-Mäusen erfahren, können wir auch verstehen, wie sie sich überhaupt so sehr von anderen Mäusen unterscheiden konnten. Viele Fleischfresser haben weniger Geschmacksrezeptoren als Pflanzenfresser, möglicherweise weil sie nicht erkennen müssen, welche Pflanzen giftig sind. Meeressäuger, die ihre Nahrung ganz verschlucken, wie Seelöwen und Delfine, haben die meisten Geschmacksrezeptoren überhaupt nicht.
Andere Tiere wie Vampirfledermäuse scheinen nicht in der Lage zu sein, eine konditionierte Geschmacksabneigung zu entwickeln – die Tendenz, ein Nahrungsmittel zu meiden, das in der Vergangenheit Übelkeit hervorgerufen hat. Ein solches Verhalten wäre für Tiere, die sich ausschließlich von Säugetierblut ernähren und nur selten mit giftigen Nahrungsmitteln in Berührung kommen, nutzlos.
Vielleicht haben genetische Veränderungen in den Geschmacksrezeptoren der Grashüpfer-Maus dazu beigetragen, dass sie andere Nagetiere bei der begrenzten Nahrung in der Wüste ausstechen konnten. Durch den Verzehr von Insekten und Spinnentieren, die sonst niemand verträgt, besetzen Heuschreckenmäuse eine einzigartige Nahrungsnische, die ihnen hilft, in einer der rauesten Umgebungen der Erde zu überleben.
Angesichts der Tatsache, dass Menschen und Mäuse genetisch so ähnlich sind, könnten diese wilden Fleischfresser eines Tages ein führender Prototyp für die Entwicklung von Medikamenten sein, die menschliches Leiden lindern.
Anmerkung der Redaktion: Dieser Artikel wurde aktualisiert, um die Beiträge von Ashlee und Matt Rowe besser wiederzugeben.