Koirat' Häikäisevä hajuaisti

Neillä ei ole nenää,
Eevan langenneilla pojilla;
Jopa ruusujen tuoksu
ei ole sitä, mitä he olettavat;
Mutta enemmän kuin mieli paljastaa
Ja enemmän kuin ihmiset uskovat.
-kappaleesta ”The Song of the Quoodle”, G.K. Chesterton
Koirallani Jonesilla oli tapana tehdä mitä kummallisinta aina, kun ystäväni Burk vieraili kotonani. Jones oli koirankoira, joten ennen kuin olimme adoptoineet sen, se oli saattanut omaksua joitakin vastenmielisiä tapoja. Mutta se käveli Burkin luokse, hankautui tätä vasten ja alkoi nostaa jalkaansa tämän päälle.

Jones, vinttikoiran ja mustan labran sekoitus, joka, siunattu olkoon sen suuri sydän, menehtyi 15-vuotiaana muutama vuosi sitten, ei koskaan tehnyt samaa kenenkään muun vierailijan kanssa. Burk ei haissut tai käyttänyt haisevia vaatteita, eikä hän ärsyttänyt tai muutenkaan provosoinut Jonesia. Burkilla oli oma koira, Hattie-niminen punaluinen coonhound, mutta muillakin vierailijoilla oli koiria. Lyhyesti sanottuna hänen ei olisi pitänyt erottua millään tavalla muista. Mutta Jonesille Burk oli kuin tuore seinä graffititaiteilijalle.

Miksi? Minulle Jonesin käytös – jonka jopa koirahavainnon asiantuntija myönsi epätavalliseksi – ilmentää sitä mysteeriä, joka on koirien hajuaisti. Mikä on niiden hämmästyttävän kyvyn taustalla, jonka ansiosta maailma ei ole visuaalinen, kuten meille, vaan runsaasti hajuja sisältävä? Miten niiden nenät eroavat meidän nenistämme ja mitä niiden aivot tekevät eri tavalla? Löytyykö lopulta vastaus siihen, miksi Jones yritti pissata Burkin päälle joka kerta, kun hän astui paikalleni?

Olympialaiset haistajat

Koirien hajuaisti on suuruusluokkaa parempi kuin meidän – se on tutkijoiden mukaan 10 000-100 000 kertaa terävämpi. ”Oletetaan, että ne ovat vain 10 000 kertaa parempia”, sanoo James Walker, Floridan osavaltionyliopiston aistitutkimuslaitoksen entinen johtaja, joka useiden kollegoidensa kanssa päätyi tuohon leukaa häkellyttävään arvioon tarkasti suunnitellussa ja usein siteeratussa tutkimuksessa. ”Jos verrataan näkemiseen: mitä me näemme kolmanneksen kilometrin päähän, koira voisi nähdä yli 3 000 kilometrin päähän ja silti nähdä yhtä hyvin”.”

Toisella tavalla sanottuna koirat kykenevät havaitsemaan joitain hajuja triljoonaosissa. Mitä se tarkoittaa termein, joita me ehkä ymmärrämme? No, kirjassaan Inside of a Dog (Koiran sisällä) Barnard Collegessa työskentelevä koirien kognition tutkija Alexandra Horowitz kirjoittaa, että vaikka me saattaisimme huomata, jos kahviin on lisätty teelusikallinen sokeria, koira voisi havaita teelusikallisen sokeria miljoonassa gallonassa vettä eli kahdessa olympialaisten kokoisessa altaassa. Toinen koiratutkija vertasi koirien kykyä siihen, että ne haistaisivat yhden mädän omenan kahdessa miljoonassa tynnyrissä.

Asiantuntijat ovat kertoneet uskomattomia tositarinoita koirien hajuaistin terävyydestä. Esimerkkinä mainittakoon huumekoira, joka ”löysi” bensatankin sisältä bensiiniin upotetun, 35 kiloa marihuanaa sisältäneen muovipakkauksen. Seattlen kaduilla kulkeneen mustan labradorinnoutajan, joka pystyy havaitsemaan Puget Soundin kuohuvilla vesillä kelluvan orkan ulosteen jopa kilometrin etäisyydeltä. On myös syöpää haistava koira, joka ”vaati” melanoomaa potilaan ihokohdassa, jonka lääkärit olivat jo todenneet syövästä vapaaksi; myöhempi koepala vahvisti melanooman pienessä osassa soluja. Ja niin edelleen.

Nenä hajuille

Mitä koirilla on, mitä meillä ei ole? Ensinnäkin niillä on nenässään jopa 300 miljoonaa hajureseptoria, kun meillä niitä on noin kuusi miljoonaa. Ja se osa koiran aivoista, joka on omistettu hajujen analysointiin, on suhteellisesti katsoen 40 kertaa suurempi kuin meillä.

Koirien nenät toimivat myös aivan eri tavalla kuin meidän. Kun hengitämme, haistamme ja hengitämme samojen nenässä olevien hengitysteiden kautta. Kun koirat hengittävät, niiden sieraimen sisällä oleva kudoksen poimu auttaa erottamaan nämä kaksi toimintoa toisistaan. ”Havaitsimme, että kun ilmavirta tulee nenään, se jakautuu kahteen eri virtausreittiin, joista toinen on hajua ja toinen hengitystä varten”, kertoo Brent Craven, Pennsylvanian valtionyliopiston bioinsinööri, joka mallinteli ilmavirtausta ja hajujen kulkeutumista laboratoriossa elävän ruumiin nenän korkearesoluutioisten magneettikuvausten avulla (ks. kuva 1). Craven ja hänen kollegansa työskentelevät koiran nenän käänteismallinnuksen parissa osittain auttaakseen sellaisten keinotekoisten ”nenien” suunnittelussa, jotka pystyvät haistamaan hajuja yhtä hyvin kuin ihmisen paras ystävä.

Meillä ihmisillä hajuaisti on siirretty pienelle alueelle nenäontelon katolla, pääilmanvirtausreitin varrella. Haistamamme ilma siis vain kulkee sisään ja ulos hengittämämme ilman mukana. Cravenin tutkimusryhmä havaitsi, että koirilla noin 12 prosenttia hengitysilmasta kulkeutuu nenän takaosassa olevaan syvennykseen, joka on omistettu hajuaistille, kun taas loput saapuvasta ilmasta pyyhkäisee tuon nurkan ohi ja katoaa nielun kautta keuhkoihin. Syvennyksen sisällä hajupitoinen ilma suodattuu turbinaateiksi kutsuttujen käärönmuotoisten luisten rakenteiden labyrintin läpi (ks. kuva 2). Aivan kuten valaan saparo seuloo krillejä, turbinaatit seulovat hajumolekyylejä erilaisten kemiallisten ominaisuuksien perusteella. Turbiineja reunustavassa kudoksessa olevat hajureseptorit puolestaan ”tunnistavat” nämä hajumolekyylit niiden muodon perusteella ja lähettävät sähköisiä signaaleja aivoihin analysoitavaksi.

Uloshengitysstrategia

Kun hengitämme nenän kautta ulos, lähetämme käytetyn ilman ulos sitä kautta, mitä se on tullut sisään, ja pakotamme näin kaikki sisään tulevat hajut pois. Kun koirat hengittävät ulos, käytetty ilma poistuu niiden nenän sivuissa olevien rakojen kautta. Tapa, jolla uloshengitysilma vyöryy ulos, auttaa itse asiassa tuomaan uusia hajuja koiran nenään. Mikä tärkeämpää, se antaa koirille mahdollisuuden haistella enemmän tai vähemmän jatkuvasti. Norjalaisessa Oslon yliopistossa tehdyssä tutkimuksessa metsästyskoira, joka piti päätään korkealla tuulta vasten etsiessään riistaa, haisteli jatkuvaa ilmavirtaa jopa 40 sekunnin ajan, joka kattoi vähintään 30 hengityskierrosta.

”On todella suuri kysymys, miten ihmeessä koirat pystyvät siihen.”

Me emme pysty heiluttamaan sieraimiamme itsenäisesti. Koirat pystyvät. Tämä sekä se, että niiden kunkin sieraimen niin sanottu aerodynaaminen ulottuvuus on pienempi kuin sieraimien välinen etäisyys (ks. kuva 3), auttaa niitä määrittämään, kumpaan sieraimeen haju saapui. Tämä auttaa niitä hajujen lähteen paikantamisessa – olemme kaikki nähneet koirien mielenkiintoisen hajun kohdalla kiemurtelevan edestakaisin sen näkymättömän jäljen yli.

Toinen hajujärjestelmä

Kaiken tämän lisäksi koirilla on vielä toinenkin hajuaistimuskyky, jota meillä ei ole ja jonka tekee mahdolliseksi elin, jota meillä ei ole: vomeronasaalinen elin, joka tunnetaan myös Jacobsonin elimenä. Koiran nenäkäytävän alaosassa sijaitseva Jacobsonin elin poimii feromoneja, eläinlajeille ominaisia kemikaaleja, jotka mainostavat paritteluvalmiutta ja muita sukupuoleen liittyviä yksityiskohtia.

Elimen havaitsemat feromonimolekyylit – ja niiden analysointi aivojen toimesta – eivät pääse sekoittumaan hajumolekyyleihin tai niiden analyysiin, koska elimellä on omat hermonsa, jotka johtavat aivojen osaan, joka on omistettu kokonaan sen signaalien tulkitsemiseen. Aivan kuin Jacobsonin elimellä olisi oma erityinen tietokonepalvelimensa.

Ratamestareita

Jos koirien perushaistotaidot hämmästyttävät meitä, se, mitä ne onnistuvat saavuttamaan näillä taidoillaan, on todella hämmästyttävää.

Otetaan esimerkiksi jäljittäminen. Deborah Wells ja Peter Hepper Pohjois-Irlannissa sijaitsevan Queen’s University Belfastin eläinkäyttäytymiskeskuksesta (Animal Behaviour Centre) osoittivat eräässä tutkimuksessa, että koirat, jotka tuotiin suorassa kulmassa ihmisen hiljattain kävelemän polun viereen, pystyivät määrittelemään kyseisen ihmisen kulkeman suunnan jo viidestä askeleesta. Toisin sanoen ensimmäisellä askeleella henkilön kävelemässä suunnassa on hieman vähemmän hajua kuin seuraavilla askeleilla, koska sen hajumolekyylit ovat alkaneet hajota ilmaan. ”Minusta on todella hämmästyttävää, suorastaan ällistyttävää, että ne pystyvät havaitsemaan niin pieniä hajueroja”, Horowitz sanoo.

Vastaanota sähköpostiviestejä tulevista NOVA:n ohjelmista ja niihin liittyvästä sisällöstä sekä ajankohtaisia tapahtumia käsitteleviä raportteja tieteellisestä näkökulmasta.

Tuoksunjäljityskoirat vievät jäljittämisen äärimmäisyyksiin, ja ne tekevät rutiininomaisesti huomattavia suorituksia tuntemattomissa ympäristöissä ja tuntemattomien ihmisten, kuten kadonneiden henkilöiden, jäljittämisessä. ”On todella suuri kysymys, miten ihmeessä koirat tekevät sen, eli miten ne jäljittävät niin sanottua gradienttia”, Walker sanoo. ”Ne pystyvät tulemaan metsän haarautumiskohtaan ja sanomaan: ’Okei, luulen, että pikku Sally juoksi tähän suuntaan. Jotain tapahtui, ja minun on tehtävä päätös.’ Se on aika hämmästyttävää, jos asiaa ajattelee insinöörin näkökulmasta, sillä pikku-Sallyn hajut eivät ole ainoa asia siellä. Tuuli ja ilmankosteus muuttuvat. Siellä on muitakin hajuja – peura ulosti tänne, ja täällä on jäniksen virtsaa. Ja jotenkin koira pystyy sanomaan: ’Niin, mutta minä keskityn pikku Sallyyn.'”

Avoinna olevat kysymykset

Tällaiset mysteerit ovat koiratutkijoiden mausteena. Esimerkiksi vuonna 2003 tehdyssä tutkimuksessa Wells ja Hepper havaitsivat, että koirat, jotka oli johdettu oikeassa kulmassa ihmisen laskemaan polkuun tunnin kuluttua polun kulkemisesta, tunnistivat vasemmalta oikealle laskettujen polkujen oikean suunnan useammin kuin oikealta vasemmalle laskettujen polkujen.

”Koira on erottanut teidät.”

”Tulos oli mielenkiintoinen, enkä ole ihan varma siitä, mistä oikein on kyse”, Wells kertoi sähköpostitse minulle. ”Se liittyy mahdollisesti lateraaliseen ennakkoasenteeseen – tiedämme, että koirilla on vahvoja motorisia mieltymyksiä, ja uroskoirat käyttävät vasenta tassuaan enemmän kuin naaraat, joilla sen sijaan on taipumus käyttää enemmän oikeaa tassuaan.” Jotkut tutkimukset muilla lajeilla osoittavat, että lateraaliset ennakkoluulot voivat ulottua hajujärjestelmään, hän sanoo, ja lisätutkimukset koirien kanssa ovat paikallaan.

Merkitty mies

Ja entä Jones ja ystäväni Burk? Kun kerroin Horowitzille koirani käytöksestä – joka aina yllätti minut ja Burkin yhtä lailla – ja kysyin, miksi Jones saattoi tehdä niin, hän nauroi ja sanoi: ”En voi kertoa. On paikkoja, joihin tieteeni ei mene.” Hän saattoi teoretisoida, hän sanoi: Koirat merkitsevät virtsalla paikkoja, joiden ne uskovat monien muiden koirien haistavan, tai ehkä siksi, että kyseisessä paikassa on jotain toivottavaa tai kiinnostavaa. Ehkä Burk tuoksui jo valmiiksi aika tuoksuvasti joltain muulta, hän tarjosi.

Syystä riippumatta, sanoin, Burkin olisi pitänyt tuntea itsensä kunnioitetuksi tällaisesta kohtelusta, eikö niin? Horowitz nauroi taas. ”Hänen ei todellakaan olisi pitänyt nähdä sitä loukkauksena”, hän sanoi. ”Koira on kunnostautunut.”