Neurologie, waarnemingsorganen: geur, evolutie

De waarnemingsorganen hebben een nog primitievere status dan het zenuwstelsel. Dat is omdat ten eerste waarneming ook mogelijk is langs biochemische wegen in plaats van bio-elektrische, en ten tweede omdat er van het begin van het leven af aan behoefte is geweest aan zulke organen. In de leefomgeving zijn er altijd dreigingen voor het leven aanwezig, waarvan misschien wel de meest primitieve die van andere levensvormen is geweest. Het in stand houden van leven gaat gepaard met behoeftes aan energie en grondstoffen, en de minste energie kost het verzamelen van grondstoffen die al grotendeels of geheel voor het leven geschikt zijn - dat wil zeggen: de grondstoffen in andere levensvormen. Over de huidig bekende biologisch cel, stammend van de eencelligen, wordt vermoedt dat een paar onderdelen, met name de mitochondrieën die eigen dna-materiaal herbergen, afkomstig zijn van concurrerende levensvorm.

Voor deze vermoedens zijn sterke aanwijzingen, zoals deze (Volkskrant.nl, 30-10-2009, ANP):
  Kikkers leren roofdieren herkennen in het ei

Een kikker kan in het ei al leren welke roofdieren later jacht op hem zullen maken en wanneer dat gevaarlijk is. Dat ontdekten Amerikaanse en Canadese wetenschappers, zo meldden zij in het wetenschappelijk tijdschrift Behavioral Ecology and Sociobiology dat vrijdag is verschenen.
    De onderzoekers goten water, waarin een salamander had gezwommen samen met gewonde kikkervisjes, in een bak met kikkerdril van houtkikkers. Dat deden ze op verschillende tijden, elke keer met andere hoeveelheden gewonde kikkervisjes. Daardoor leerden de kikkers in het ei op welke tijdstippen de salamanders het gevaarlijkst waren.
    Toen de eitjes uitkwamen, bekeken de onderzoekers de reactie van de kikkervisjes op water dat ruikt naar salamander. ‘De uitkomsten waren overduidelijk. Kikkervisjes die eerst actief rondzwommen, lagen ineens enkele minuten doodstil’, aldus Maud Ferrari van de Universiteit van Californië. De kikkervisjes reageerden het heftigst op tijdstippen waarop ze eerder veel gewonde soortgenoten hadden geroken.   ...

Het detecteren van chemische stoffen in de omgeving is dus de meer algemene definitie van "geur". Wat dus al werkt zonder dat er een specifieke orgaan aan geweid is. Dat latere orgaan is doodgewoon een gebied dat geëvolueerd is met als specialisatie van iets dat er al was. En dat zeer gevoelig is en zeer specifieke informatie kan detecteren. De communicatie binnen mierenkolonies gaat ook voornamelijk langs biochemische weg, en de ingewikkeldheid van de sociale structuren van mieren laat zien dat die communicatie bijzonder gedetailleerd moet zijn.

Een ander voorbeeld is dat van een van de eerste gewervelden: de vis - hier een "minnow" of "voorn" (LiveScience.com, 29-09-2006, door Ker Than uitleg of detail ):

  Tiny Fish Learn to Sniff Out Predators

... When the skin of a minnow is torn open, unique chemicals are released that put other minnows on high-alert. ...

Het is onwaarschijnlijk dat die chemische stoffen zo uniek zijn. Het zijn gewoon de chemische stoffen die vrijkomen bij het kapotmaken van weefsel van de voorn, en de specifieke combinatie van stoffen aanwezig in het weefsel maakt dat de afvalstroom een (zeer) specifieke samenstelling heeft. Maar vermoedelijk is geen van de afzonderlijke chemische stoffen uniek.
    Deze gewaarwording maakt het mogelijk "dreigingen" te ontdekken, door andere gewaarwordingen te associëren met de gewaarwording van "gescheurd voorn-vlees".
    Volgende achtergrondskwestie: hoe ziet men dat de vissen 'on high alert' zijn, dat wil zeggen: een dreiging hebben ervaren:
  When threatened, minnows bunch together, swim slower and make quick darting movements to fake out their predators. How close they group together and how often they dart depends on the level of the threat.

Een helder en objectief criterium.
    Met deze basis worden er nu experimenten gedaan met betrekking tot de capaciteiten van deze gewaarwordingen. De dreiging in dit geval is een snoek ("(northern) pike"):
  Researchers from the University of Saskatchewan in Canada exposed small schools of minnows to water containing chemicals shed by pikes. The pikes were housed separately and researchers collected water from each tank to make test mixtures.
    In one case, minnows were exposed to two different batches of pike-scented water: both contained equal volumes (60 milliliters), but one batch was made with the scent of two pikes, and another with twelve. The minnows reacted more strongly to the two-pike mixture, because it contained more chemicals-per-pike. This demonstrated that the fish can use smell to gauge how far away a pike is, because, in the wild, a concentrated pike smell would almost certainly mean pike were nearby.
   Next, the researchers exposed minnows to either 60 ml of pike essence, made from 12 pikes, or 10 ml made from two pikes. (In this second experiment, the volumes of the two test mixtures were different, but the concentration of chemicals-per-pike was the same: both mixtures contained 5 ml of pike water from each tank.)
    This time, the minnows reacted more strongly to the 12-pike mixture than the two-pike one, proving they could distinguish between individual pike.

In mensentermen klinkt dit verbazingwekkend, maar dat is omdat omdat mensen betrekkelijk slecht presteren op het vlak van geur. Bij bijvoorbeeld honden, als zoogdier niet eens zo ver van ons af staand, zijn die capaciteiten op het vlak van geur veel beter bewaard gebleven. Mensen gaan eropuit om elkaar te zien, honden gaan eropuit om elkaar te ruiken.


Naar Neurologie, organisatie , of site home ·.

6 mrt.2013