Insekternas luktsinne: Näsan ut och in och bollar i hjärnan

Insekter luktar med antennerna. På antennerna sitter luktsinnet tillsammans med många andra sinnen.
Trots den yttre olikheten finns det många likheter mellan människans näsa och insektens antenn.

Människan och andra däggdjur har sitt luktorgan dolt inne i näshålan, insekternas sitter på antennerna. På dem finns också en rad andra sinnesorgan som kan känna av smak, tryck, temperatur och luftens fuktighet. Sinnesorganen är oftast inbyggda i små hår på antennerna. Hos de flesta insektsarter kan man i mikroskopet se skillnaden på hår med olika sinnesorgan. Luktsinnets hår är vanligast, de kan finnas i tiotusental på en enda antenn. Dessa hår kan vara olika byggda beroende på vilken uppgift de har. Vissa hår reagerar på t ex blomdoft, andra på honans sexdoft.
Insekternas antenner visar upp en provkarta på de mest variationsrika former, allt från barkborrens små klubbor, till ollonborrens solfjädrar och nattfjärilens välutvecklade plymer (2 foton på fjärilar med yviga antenner). Nattfjärilar är beroende av doftämnen för att de ska hitta varandra på långa avstånd och behöver därför stora antenner. Hanens antenner är oftast störst eftersom han måste kunna upptäcka honan på långt avstånd för att konkurrera med andra hanar om parningar. Honan väntar däremot på att bli uppvaktad. Hos barkborren är antennerna lika hos båda könen. Hos dem är både honan och hanen känsliga för varandras dofter. Antennerna är dessutom små, eftersom de inte får vara i vägen när insekten borrar sina trånga gångar mellan barken och veden i barrträd.

Rakt in i hjärnan

Lukthåren har en mängd små porer som leder fram till själva sinnescellen, dvs den nervcell som reagerar på molekylerna av ett doftämne (mikroskopfoton på antenner med sinneshår och porer). Nervceller består av en cellkropp från vilken det vuxit ut trådlika utskott, nervtrådar. Hos luktorganet ligger sinnescellens cellkropp inne i antennen strax under lukthåret. Ett doftkänsligt cellutskott har vuxit in i det ihåliga håret. Via porerna i hårets yta når doften in till hårets vätskefyllda inre. Genom vätskan bärs sedan doftmolekylerna av speciella bärarproteiner fram till doftcellens utskott. Ett annat mycket längre utskott från nervcellen leder rakt in i hjärnan.
I princip är människans luktsinne konstruerat på samma sätt. Även hos oss är det samma nervcell som tar emot doften som transporterar retningen ända in i hjärnan. Och precis som hos oss bearbetas impulserna från luktsinnet först i en speciell del av hjärnan innan de sänds vidare. Hos insekterna kallas denna del av hjärnan antennloben. Inne i loben finns små bollar av nervvävnad där impulserna kopplas vidare till andra delar av hjärnan för att samordnas med impulser från andra sinnen (tvärsnitt av antennlob med interneuron).
Hos gräshoppor finns tusentals sådana små kopplingsstationer i antennloben, ungefär lika många som vi däggdjur har. Fjärilar har bara mellan femtio och hundra. Man antar att varje kopplingsstation har sin speciella uppgift. Experiment med fjärilshanar har visat att specialiseringen kan gå så långt att en kopplingsstation bara befattar sig med en enda kemisk komponent i en rikt sammansatt könsdoft från honan. När det gäller blomdofter är uppdelningen sannolikt mycket grövre.

Raka rör till vingarna

När signalen från antenneuronen nått till kopplingsstationerna i antennloben överförs de till nästa nivå av nerver. Ungefär 100.000 neuron löper in från antennen och cirka 100 löper ut från antennloben och vidare till högre hjärncentra. Här ökas alltså känsligheten ytterligare 1000 gånger. I själva antennloben finns neuron som kan jämföra inkommande signaler angående olika dofter. Vissa neuron kräver att hela blandningen av honans sexattrahent finns i luften för att avge en signal, andra svarar på de enstaka dofterna som ingår i blandningen. Redan i antennloben har vi alltså en "dator" som integrerar och kalkylerar med hjälp av den information som antennen samlat in. Från antennloben förs signalen till olika hjärncentra, för att slutligen, om det är den rätta doften, utlösa den signal som gör att hanen börjar flyga mot honan. På vägen passerar signalen också insektens minnescentrum, och bl.a. bin kan minnas en doft och dess innebörd mycket väl.
Alla neuron som finns i centrala nervsystemet kan vi studera genom att ta kontakt med neuronen elektriskt. Med mycket fina elektroder kan de ungefär två tusendels millimeter tjocka nerverna punkteras. Nervsignalerna kan sedan registreras och till sist kan ett färgämne pumpas in genom elektroden, så att vi kan se hur neuronet ser ut (mikroskopfoto med infärgat neuron).

Lika system

Hos nattfjärilarna som använder sexualattrahenter, feromoner, för att föra könen samman har en speciell del av doftsinnet utvecklats just för denna uppgift. Även inne i hjärnan finns hos hanen ett speciellt område som tar om hand signalerna från just de antenneuron som kan känna lukten av hona. Hos däggdjur finns också ett speciellt doftsystem för de dofter som svarar för attraktionen mellan könen. Hos klövdjuren är systemet mycket välutvecklat. I gommen finns ett extra par "näsöppningar", och genom ett speciellt beteende kan djuret suga in luft just genom dessa öppningar, och på så sätt stimulera en speciell del av näs-slemhinnan där sexdoftspecifika doftneuron finns. Beteendet ses just när djuren är i brunst, och är mycket tydligt både hos får, hjortar och gris. Hos människan har denna speciella "näsa" reducerats kraftigt, och öppningarna i gommen har stängts. Vi måste förlita oss på vår vanliga näsa för att känna motsatta könets doft. Vi har dock fortfarande kvar den speciella "sexdelen" av näs-slemhinnan, och i denna del finns neuron som svarar just på dofter från det motsatta könet.
Det finns alltså flera likheter mellan vårt eget och insekternas doftsinne. Doftneuron känner av doften i luften. Signalen leds till doftcentrum i hjärnan och små sfäriska kopplingsstationer. Vissa delar av doftsinnet är specialiserat för sexualkommunikationen. Hela detta system är öppet för utforskning hos insekterna, och är ofta mera tillgängligt än hos andra djur. Från de försök som vi genomför på insekter kan vi dra många slutsatser om hur vi själva fungerar när det gäller att känna lukterna i vår omgivning.