Gabrielle Nevitts voorraadlijst voor haar eerste Antarctische onderzoekscruise in 1991 bevatte een aantal beslist vreemde items. De enorme vliegers en vaten met naar vis ruikende vloeistof zouden geen probleem zijn, vertelde de macho aannemer van de National Science Foundation haar. Toen vroeg ze om honderden dozen superabsorberende tampons. “Hij stotterde een beetje,” herinnert Nevitt zich, een tengere brunette die toen een 31-jarige post-doc was in de zoölogie aan de Cornell Universiteit. “Toen zei hij: ‘Uh, ik denk niet dat ik die voor u kan pakken, mevrouw.’ “Dus sjouwde Nevitt ze zelf aan boord en ging aan de slag. Ze hoopte albatrossen en stormvogels uit de open zee te lokken met de geur van eten, zoals een straatventer voorbijgangers lokt met een warme krakeling. Ze doopte de tampons in prikkelende stoffen die ze in zeevis en kleine schaaldieren, krill genaamd, aantrof, en bevestigde het zilte aas zorgvuldig aan parachuteachtige vliegers die ze van het achterdek liet opstijgen. Daarna wachtte ze af.
Het was een bizar experiment, en niet alleen vanwege de tampons. Meer dan een eeuw lang geloofde bijna iedereen dat de reukzin bij de meeste vogels slecht ontwikkeld of onbestaande was. Dus had niemand ooit volledig onderzocht in hoeverre procellariiformes met buisneuzen – stormvogels, albatrossen en pijlstormvogels – hun olfactorische anatomie gebruiken om prooien in de uitgestrekte, karakterloze oceaan te lokaliseren. De langlevende vogels brengen bijna hun hele bestaan op zee door, honderden tot duizenden kilometers zwevend op zoek naar steeds wisselende scholen krill, vis en inktvis. Op de dag dat Nevitt haar experiment uitvoerde, kwamen tientallen van hen zo dichtbij dat ze vreesde dat ze in de lijn zouden verstrikt raken en verdrinken. Dus zette ze de vliegers aan de grond en improviseerde ze door plantaardige olie in het water te lozen, waarvan een deel vermengd was met de visachtige verbindingen. Albatrossen en stormvogels zwermden naar de stinkende vlekken. Ze was extatisch. Maar ze had nog steeds geen idee hoe ze olfactorische signalen gebruikten om hun vluchtige prooi te vinden. “Ik was echt gepassioneerd om dit uit te zoeken, dus ik gaf niet op,” zegt Nevitt. “
Nevitt is nu 53 en professor aan de Universiteit van Californië-Davis. Ze is een vrouw die geobsedeerd is door geuren. Als hoofd van een zintuiglijk ecologisch laboratorium heeft ze de afgelopen twee decennia onderzocht hoe het vermogen van zeevogels om geuren op te sporen de sleutel is tot hun overleving. Nevitt had het geluk in het veld te arriveren op de hielen van een handvol baanbrekende studies naar de olfactiviteit van vogels. Maar het veranderen van lang gekoesterde overtuigingen kost tijd, en de wetenschappelijke gemeenschap is geen uitzondering. Tientallen subsidievoorstellen van Nevitt zijn afgewezen vanwege het vogel-ruikt-niet-idee. Een programmamedewerker belde eens om te zeggen dat haar aanvraag de slechtste was die hij ooit had gezien. “Je idee dat vogels kunnen ruiken is belachelijk,” zei hij. “Dit zal nooit gefinancierd worden, dus stop met het verspillen van je tijd.” Ze negeerde hem, en haar doorzettingsvermogen en inventieve methoden hebben anderen geïnspireerd die haar fascinatie delen.
“Gaby is zeer invloedrijk geweest,” zegt Julie Hagelin, een bioloog bij het Alaska Department of Fish and Game die verschillende studies heeft gedaan naar de rol van geur in het gedrag van vogels. “Haar werk heeft me vooruit geholpen en heeft me geholpen verschillende ideeën te ontwikkelen.” Nevitt, Hagelin en andere pioniers op het gebied van vogelgeur hebben kritiek, mislukkingen en zelfs lichamelijk letsel doorstaan in hun streven om een van de meest wijdverbreide mythen in de biologie te weerleggen. “In de wetenschap,” zegt Nevitt, “herontdekken we soms het voor de hand liggende.”
Nevitt kan John James Audubon, van alle mensen, de schuld geven voor het ongeloof dat ze heeft moeten doorstaan. In de jaren 1820 wilde de beroemde natuuronderzoeker bewijzen dat kalkoengieren hun superieure gezichtsvermogen gebruiken, in plaats van hun neusgaten, om aas te vinden. Hij vulde een hertenvel met gras en voegde klei-ogen toe, naaide de bedrieger dicht en plaatste hem in een weiland met zijn poten in de lucht. Hij keek toe hoe een gier op hem neervloog. De bedrogen vogel rukte de ogen uit en scheurde de hechtingen los, en vloog nadat hij geen vlees had gevonden. Audubon legde later een dood varken, waarvan het karkas naar rotting stonk in de juli-hitte, in een ravijn en bedekte het met kreupelhout. Deze keer cirkelden er gieren rond het karkas, maar ze daalden niet neer. De resultaten waren “volledig overtuigend,” schreef hij. Gieren aasden niet op geur.
Audubon’s ego zou een klap hebben gekregen als hij Kenneth Stager zijn bevindingen had zien testen. In 1960 toonde Stager, een ornitholoog aan het Los Angeles County Natural History Museum, aan dat kalkoengieren de voorkeur geven aan versere karkassen – meestal niet ouder dan vier dagen – boven rotte karkassen zoals Audubon die verborg. Stager identificeerde ook de specifieke geur die gieren naar kadavers lokte, met de hulp van aardgasingenieurs die hem vertelden dat ze de vogels volgden naar gescheurde pijpleidingen. Ontbindende kadavers, zo bleek, geven ethyl mercaptan af, dezelfde zwavelachtige verbinding die aan aardgas wordt toegevoegd zodat mensen een lek kunnen ruiken (en die de urine van asperge-eters die kenmerkende rotte-eierengeur geeft). Stager had de theorie van Audubon aan diggelen geslagen. Bijna niemand had het in de gaten.
Als Stager een vroege voorstander van vogel-olfactie was, werd zijn tijdgenoot Bernice Wenzel al snel een pionier. Wenzel was hoogleraar fysiologie aan de UCLA en deelde haar voorliefde voor zwerflust met de duiven die ze bestudeerde. In 1965 reisde ze met open armen naar Japan om op het International Symposium on Olfaction and Taste een artikel te presenteren over hoe duiven geuren konden waarnemen. Telkens wanneer zij de vogels blootstelde aan geurende lucht, ging hun hartslag omhoog. Door elektroden rechtstreeks op de reukbollen van de vogels te bevestigen, zag ze dat het signaal piekte telkens wanneer ze een vleugje van de geparfumeerde lucht kregen. “Ik dacht: ‘In hemelsnaam, dat is interessant. Ik denk dat ik naar Tokio ga en daar een artikel over ga schrijven,” zegt Wenzel. “Daarna was het onvermijdelijk, zoals gekke wetenschappers geneigd zijn te doen, dat de olfactie van vogels mijn voornaamste interesse werd, en al het andere werd als het ware aan de kant geschoven.” Wenzels wankele stem en halo van wit haar, nu 92 jaar oud, verraden haar enthousiasme: Ze speurt wetenschappelijke tijdschriften af naar de nieuwste artikelen over olfactie en rijdt zichzelf naar de wetenschappelijke conferenties die ze bijwoont.
In de daaropvolgende 25 jaar lanceerde Wenzel olfactiestudies in binnen- en buitenland. Ze herhaalde de elektrodentests op een raaf, een kalkoengier, wilde eenden, kanaries, bobwhite kwartels en zwartgeaderde pijlstormvogels. “Elke vogel die we testten vertoonde een soort van olfactorische functie,” zegt ze. Uit haar veldwerk in Nieuw-Zeeland bleek dat kiwi’s, de enige vogel met een neusgat aan de punt van zijn snavel in plaats van aan de basis, hun regenwormprooi opsnuiven. De National Science Foundation wees haar verzoek om een bezoek aan een Antarctisch station af. Wetenschappers moesten kamers delen en ze mocht niet bij een man slapen, dus bestudeerde ze zeevogels dichter bij huis. Voor de kust van Zuid-Californië liet ze geuren van verschillende stoffen vrijkomen, van visolie tot spekvet, en ontdekte dat twee zeevogels, noordse stormvogels en roetpijlstormvogels, het meest werden aangetrokken door de geuren. “Wat vooral opviel was dat op een mistige ochtend de Noordse Stormvogels uit de mist kwamen vliegen en rondjes vlogen, alsof ze wilden zeggen: ‘Hier moet ergens een vis zitten’,” herinnert Wenzel zich. “
Wenzel ging in 1989 met pensioen, maar voordat ze dat deed, inspireerde haar overtuiging een andere jonge onderzoeker om door te gaan met het vastpinnen van het glibberige spul van vogelgeur. Wenzel sprak op een conferentie in Noorwegen dat jaar, en Nevitt was in het publiek. “Bernice was gewoon zo fel en gepassioneerd en nadrukkelijk van mening dat vogels konden ruiken,” zegt Nevitt, die op dat moment bezig was met het schrijven van haar proefschrift over zalm olfactie. “Het maakte echt indruk op me.”
In 1992 was Nevitt weer terug op zee, tijdens een zware storm in de buurt van het Antarctisch Schiereiland. Er waaide een orkaankracht. Vellen van regen en natte sneeuw pummelde het schip. De golven bereikten een hoogte van meer dan 60 meter. Benedendeks had Nevitt haar stoel met een bungeekoord aan haar bureau vastgemaakt om niet om te vallen terwijl ze achter haar computer zat te tikken. Plotseling sloeg het schip over de kop en brak de koord. Nevitt vloog door de kamer, botste tegen een metalen gereedschapskast en werd bewusteloos geslagen. Ze ontwaakte met ondraaglijke pijn van een gescheurde nier. Ze vocht de rest van de reis uit, liggend in haar bed, niet in staat zich zonder hulp te bewegen, luisterend naar een bandje van Mary Chapin Carpenter om haar bij bewustzijn te houden.
Hoe erg het ook was, de verwonding leidde tot een toevallige ontmoeting. Toen het schip een week later eindelijk aanmeerde, bleef Nevitt aan boord terwijl een andere wetenschappelijke bemanning haar uitrusting laadde en zich klaarmaakte voor een nieuwe reis. Tim Bates, een atmosferisch chemicus van NOAA, stak zijn hoofd in haar hut. Hij bestudeerde dimethylsulfide, of DMS, een gas dat wordt uitgestoten door fytoplankton, microscopische planten die aan het oppervlak van de oceaan leven. Bates was in het gas geïnteresseerd omdat het de klimaatverandering zou kunnen helpen tegengaan; het draagt bij tot de vorming van wolken, die warmte weerkaatsen. Hij begon zijn apparatuur te kalibreren terwijl ze met elkaar praatten. Nevitt, die zelf een scherp reukvermogen heeft, ving onmiddellijk een aroma op van oesters op de halve schaal. Ze voelde een tinteling van opwinding. Ze wist dat het gas vrijkomt wanneer krill – een belangrijke voedselbron voor zeevogels – fytoplankton verteert. “Ik had over DMS gelezen,” zegt ze. “Maar het was nooit bij me opgekomen dat het een geur zou kunnen hebben.”
Het klikte allemaal op zijn plaats. De vogels pikken het DMS-spoor op en volgen het naar scholen krill. Toen Bates haar een kaart van DMS-pluimen liet zien, zag Nevitt dat die meer geconcentreerd waren in gebieden met geografische formaties dicht bij het oceaanoppervlak. “Ik kon pieken en dalen van DMS zien op breuken van het continentaal plat, onderzeese bergen en andere onderwaterkenmerken, en ik realiseerde me dat het oceaanoppervlak niet zonder kenmerken was voor de vogels,” zegt ze. “Ze hebben hun eigen kaart, een geurlandschap, in de lucht boven het water.” Het was, zegt Nevitt, het soort “aha”-moment waar wetenschappers voor leven.
Ze moest het echter nog wel bewijzen. Vier maanden later was Nevitt terug in Antarctische wateren om haar theorie te testen. Haar schip, de RRS James Clark Ross, redde de bemanning van een ander schip dat in brand was gevlogen, en escorteerde het beschadigde schip naar de haven. Dat was een langzame reis, maar Nevitt maakte van de gelegenheid gebruik. Ze ronselde de extra passagiers om te helpen bij een experiment dat op volle snelheid onmogelijk zou zijn geweest. Ze lanceerde spuitbussen met DMS en controlestoffen in de lucht, en de vrijwilligers telden de zeevogels die zich naar de boot keerden. Het werkte, ze maakten een lijntje naar de DMS pluimen. Ze had bewezen dat het gas buisneusvogels naar hun diner op open zee lokte.
Het is niet zo verwonderlijk dat Audubon’s foutieve bewering zo lang heeft standgehouden. Vogels hebben een flitsend verenkleed, zingen melodieuze liederen, voeren dramatische paringsrituelen uit. Zicht en gehoor zijn duidelijk belangrijk. Maar reuk? Vogels hebben geen neus en snuiven niet aan alles zoals honden dat doen. Ze missen het vomeronasale orgaan dat de meeste zoogdieren, amfibieën en reptielen gebruiken om geurpartikels op te sporen. En het reukorgaan dat ze wel bezitten, kan moeilijk te vinden zijn: Veel soorten hebben microscopisch kleine reukbollen, een structuur in de voorhersenen die geursignalen ontvangt vanuit de neusholte.
Geen wonder dus dat in 2008, toen Indiana University post-doc Danielle Whittaker voor het eerst voorstelde om te bestuderen hoe donkeroogjunks ruiken, een professor die ze in vertrouwen nam, Jim Goodson, verbijsterd was. “Ik dacht dat het een enorme tijdverspilling was,” zegt Goodson, een neurobioloog die vogelhersenen bestudeert. “Gewervelde dieren die echt de nadruk leggen op olfactie hebben zeer prominente olfactorische bollen aan de voorkant van hun hersenen, soms hangend aan lange stengels, zoals bij veel vissen. Maar op de hersenen van een junco zie je niet eens een bult.”
“Zo zie je maar,” zegt hij, “dat schijn bedriegt.”
In feite heeft elke vogel de snuffeltest doorstaan. Alle 108 onderzochte soorten in een baanbrekende studie uit 1968 bezaten een reukorgaan; het weefsel besloeg slechts 3 procent van de hersenen van zangvogels en maar liefst 37 procent van de hersenen van zeevogels. Recente moleculaire studies bevestigen de bevindingen. In 2008 keken onderzoekers naar negen soorten die zeven grote takken van de vogelstamboom vertegenwoordigen. Zij stelden vast dat de grootte van de hersenen samenhangt met het aantal genen dat codeert voor olfactorische receptoren, die geuren waarnemen. Met andere woorden, een grotere structuur staat gelijk aan meer genen. Twee nachtvogels, kakapo’s en kiwi’s, voerden de lijst aan met meer dan 600 geur-gerelateerde genen, terwijl kanaries en pimpelmezen er ongeveer een derde zoveel hadden. (Mensen hebben er ongeveer 400.)
Biologen gaan er in het algemeen van uit dat dieren met grotere reukbollen en meer receptorgenen een sterkere reukzin hebben. De opmerkelijke variatie die vogels vertonen kan te wijten zijn aan aanpassingen in de omgeving. De scherpe reukzin van nachtelijke kiwi’s kan hen helpen ’s nachts voedsel te vinden. En dan zijn er Nevitt’s relatief groot-bulzige buisneus zeevogels. Hun ruikende anatomie omvat een langgerekte buis op hun bovensnavel, perfect aangepast om geuren op te pikken in een koud, winderig klimaat dat geursporen versnippert. Eén soort, de zwervende albatrossen, zijn gevederde bloedhonden die hun neus kunnen volgen naar voedsel op zo’n 12 mijl van hun startpunt, zigzaggend tegen de wind in om de fragmentarische geurpluim bij te houden.
Maar een kleine geurmachine veroordeelt een vogel niet noodzakelijk tot een slechte reukzin. Pimpelmezen weigeren hun nestkastjes te betreden als ze een vleugje van de chemische geur van wezels opvangen. Voor Eurasian rollers, werkt een andere geur als een alarm. Angstige kuikens braken een vies ruikende oranje vloeistof uit, waardoor ze waarschijnlijk een minder aantrekkelijk hapje worden voor een potentieel roofdier; hun ouders pikken de geur op als ze terugkeren en reageren voorzichtig, wachten met het installeren in het nest waar ze een gemakkelijker doelwit zouden kunnen zijn als de rover nog steeds op de loer in de buurt ligt. Een andere zangvogel, de Europese spreeuw, kan geuren in aromatische kruiden waarnemen en onderscheiden, zoals de chrysantachtige geur van duizendblad. De mannetjes verweven deze planten in hun nesten om vrouwtjes aan te trekken tijdens het broedseizoen, als een man die eau de cologne aanbrengt.
Geur is natuurlijk maar een van de zes zintuigen van vogels (naast de standaard vijf hebben sommige soorten ook een ingebouwd magnetisch kompas). Nevitt heeft ontdekt dat zelfs onder kokerneuzen, de mate waarin ze vertrouwen op geur varieert. Grotere, agressievere albatrossen en reuzenstormvogels volgen DMS naar voedsel, maar ze gebruiken ook visuele signalen, zoals andere vogels die krill eten. In holen broedende vogels, zoals de kleinere witkinders en blauwe stormvogels, zijn meer afgestemd op het chemische spoor. Dat komt waarschijnlijk omdat ze in het donker zijn opgegroeid en geuren hun eerste zintuiglijke ervaringen overheersen. In holen nestelende soorten gebruiken hun neusgaten ook voor andere doeleinden. Duikstormvogels onderscheiden hun hol van honderden soortgelijke holen door geur, en Antarctische prions kiezen hun partners door hun unieke geuren.
Voor zeer visuele en auditieve vogels, zoals kuifaalkopalken, is olfactie slechts een deel van de mix. Maar voor junco’s kan het een veel grotere rol spelen. Whittaker ontdekte dat de geur van jeneverbesolie, die uit een klier aan de staartbasis wordt afgescheiden, per individu verschilt, en dat de vogels onderscheid kunnen maken tussen die verschillende geuren. De vogels die het sterkst “mannetjesachtig” of “vrouwtjesachtig” ruiken, hebben de meeste kuikens die uitvliegen. In feite bleek geur veel belangrijker te zijn om mannetjes aantrekkelijk te maken dan andere factoren, zoals een wittere staart, waarvoor geen correlatie bestond. “Geur is waarschijnlijk een betrouwbaardere indicator van voortplantingssucces dan visuele signalen,” zegt ze.
Dat kan ook gelden voor de Nieuw-Zeelandse kakapo’s. Hagelin voerde een van de eerste onderzoeken uit waaruit bleek dat deze met uitsterven bedreigde papegaaien, zo groot als kippen, konden ruiken (de zoete, sterke geur die volgens sommigen naar lavendel en honing ruikt en die beide geslachten produceren, tipte haar dat dit zintuig belangrijk zou kunnen zijn). Nu is een Zwitserse wetenschapper, pas gepromoveerd Anna Gsell, verder gegaan waar Hagelin was gebleven. Gsell identificeert de verbindingen en hoopt een synthetische versie te kunnen maken van de geur van de beste fokkers. Minder succesvolle mannetjes die met dit spul worden besproeid, maken wellicht meer kans om vrouwtjes die anders niet geïnteresseerd zouden zijn, het hof te maken en zo de genenpoel te vergroten. Met nog 124 vogels over, kunnen ze alle hulp gebruiken die ze kunnen krijgen.
Ten slotte probeerde een vertegenwoordiger Nevitt een leerboek aan te smeren met de vermoeide memorie dat vogels niet kunnen ruiken. Ze schopte hem uit haar kantoor. Nevitt en haar cohorten hebben nog niet iedereen overtuigd, maar het verhaal gaat de ronde.
Nevitt heeft het bovendien te druk om het tegen elke neezegger op te nemen. Naast de voortzetting van haar langlopende studies, jongleert ze met verschillende nieuwe onderzoeken. Zoogdieren, inclusief mensen, hebben een voorkeur voor potentiële partners met een ander immuunsysteem dan hun eigen. Ze pikken de geur op die geproduceerd wordt door immuunfunctiegenen, bekend als het major histocompatibility complex. Nevitt en Scott Edwards, een evolutiebioloog aan Harvard, zijn een groot meerjarig onderzoek gestart om te zien of hetzelfde geldt voor Leach’s stormvogels. Nevitt duikt ook in klimaatonderzoek om te kijken hoe het verlies van zeevogels door de opwarming van de aarde de productie van krill en fytoplankton en de algemene gezondheid van de oceaan kan beïnvloeden. En onlangs kwam de CIA langs. Ze werkt samen met het agentschap om te onderzoeken of vogels vluchtige stoffen kunnen ruiken die in verband worden gebracht met plastic explosieven. “Het is een vreemde wereld,” zegt ze. Maar het is duidelijk dat Nevitt haar tijd niet heeft verspild.
Dit verhaal stond oorspronkelijk in het januari-februari nummer van 2014 als “De Snuffeltest.”