На юго-востоке Румынии, в деревне Констанца, недалеко от Черного моря и границы с Болгарией, есть бесплодная, неинтересная равнина. Безлюдное поле совершенно обычное, если не считать одного.
Под ним находится пещера, которая оставалась изолированной в течение 5,5 миллионов лет. Все это время обитатели этой пещеры были отрезаны от внешнего мира.
Несмотря на полное отсутствие света и ядовитую атмосферу, пещера полна жизни. Есть уникальные пауки, скорпионы, мокрицы и многоножки, многие из которых никогда раньше не видели люди, и все они обязаны своей жизнью странному плавающему веществу бактерий.
В 1986 году рабочие коммунистической Румынии проверили землю, чтобы увидеть, подходит ли она для строительства электростанции, когда они наткнулись на пещеру Мовиле. Румынский ученый Кристиан Ласку первым совершил опасный спуск.
С тех пор пещера была закрыта румынскими властями. В пещеру допустили менее 100 человек - столько же, сколько людей, побывавших на Луне.
Отчасти это связано с тем, что дорога к пещере очень опасна.
Чтобы войти, вы должны спуститься на 20 метров по веревке через узкую щель в земле. Затем вам предстоит подняться по узким известняковым туннелям, покрытым глиной, в постоянной темноте и температуре около 25 градусов. Наконец, туннели ведут к большой пещере с озером.
В 2010 году микробиолог Рич Боден из Уорикского университета в Ковентри, Англия, был 29-м человеком, который увидел пещеру.
«Здесь довольно тепло и очень влажно, поэтому вы думаете, что здесь теплее, чем есть на самом деле, а с рабочим костюмом и шлемом это не очень приятно», - сказал Боден.
В зале с озером атмосфера наполнена опасными газами, в основном углекислым газом, а также сероводородом из воды.
К тому же в воздухе мало кислорода - его всего 10% вместо обычных 20%. Без дыхательного аппарата очень быстро начнется головная боль. Посетители могут оставаться в постели всего 5-6 часов, прежде чем их почки откажут.
Чтобы исследовать остальную часть пещеры, вы должны нырнуть в озеро и пройти по узким подводным каналам, пробираясь через узкие пространства в скале, прежде чем выйти в воздушные пространства, называемые «воздушными колоколами».
Делать это в полной темноте - самая опасная часть исследования пещеры. Вы находитесь далеко от поверхности, поэтому застрять или заблудиться в лабиринте туннелей в пещере было бы смертельно. Это ужасающий опыт - и это на тот случай, если у вас нет проблем с ползающими рептилиями.
Несмотря на темноту и опасные газы, Movile Cave полна жизни. На данный момент идентифицировано 48 видов, в том числе 33 вида, которые не встречаются больше нигде в мире.
Улитки и креветки стараются избегать пауков и водных скорпионов. В воздушных колокольчиках в воде плавают пиявки и питаются дождевыми червями.
Странно то, что чем тяжелее воздух, тем больше животных. Совершенно не очевидно, почему это так и как животные вообще выживают.
На поверхности растения используют солнечный свет для извлечения углекислого газа из воздуха и преобразования его в органические соединения. Затем они могут использовать эти соединения для выращивания листьев, корней и луковиц. Затем животные питаются этими тканями.
Без солнечного света животные в пещере Мовиле, кажется, лишены пищевых ресурсов.
В большинстве пещер животные получают пищевые ресурсы из воды, которая течет по поверхности. Эту воду часто можно увидеть в виде сталактитов или сталагмитов.
Однако поверхность пещеры Мовиле покрыта толстым слоем глины, которая является водонепроницаемой. Когда Ласку впервые посетил пещеру, он не смог найти ни сталактитов, ни сталагмитов, ни каких-либо других признаков воды, стекающей по поверхности.
Тайна стала еще глубже, когда ученые проанализировали воду в пещере на наличие радиоактивного цезия и стронция. В результате аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 году многие из этих металлов высвободились, и они достигли почв и озер вокруг пещеры Мовиле. Однако исследование 1996 года не показало их следов в озере.
Это означает, что вода не идет сверху, а значит, она бьет снизу. Похоже, что вода поступает из пористых пород, где она стояла 25000 лет.
Однако это все еще не объясняет, как выжили животные в пещере. Испытания показали, что проточная вода не содержит питательных веществ.
Вместо этого еда получается из странной пены на поверхности воды.
Плавающий слой, похожий на мокрый носовой платок, который можно разорвать, как бумагу, содержит миллионы автотрофных бактерий.
«Эти бактерии извлекают углерод из углекислого газа точно так же, как растения», - говорит Боден. «Уровень углекислого газа в пещере примерно в 100 раз выше, чем в обычном воздухе. Но, в отличие от растений, они, очевидно, не могут использовать фотосинтез при отсутствии света.
Вместо того, чтобы использовать свет в качестве источника энергии, бактерии в Movile используют процесс, называемый хемосинтезом.
«Они получают необходимую им энергию от химических реакций: ключевыми из них являются окисление сульфида, а также превращение ионов серы в серную кислоту или окисление аммиака в грунтовых водах до нитратов», - говорит Боден.
Эта хемосинтезирующая бактерия помогает объяснить, почему пещера такая большая, а воздух настолько наполнен углекислым газом.
«Серная кислота разъедает известняк, что постепенно расширяет пещеру», - говорит Боден. «В процессе выделяется углекислый газ, и поэтому его уровни так высоки».
Другая большая группа бактерий получает энергию и углерод от метана, который пузырями поднимается из воды в пещере. Их называют метанотрофами.
Боден описывает метанотрофов как «вялых потребителей», которые «постоянно пропускают промежуточные продукты метаболизма, такие как метанол и формиат», в окружающую воду. Эти химические вещества затем служат пищей для других типов бактерий.
Все это может показаться очень странным, и в некотором смысле это действительно так. Мовиле - единственная пещера, экосистема которой, как известно, поддерживается таким образом, и это единственная такая экосистема на суше.
Но, по словам микробиолога Дж. Колина Мюррелла из Университета Восточной Англии в Норидже, Великобритания, бактерии в пещере Movile чрезвычайно просты и не так уж редки.
«Бактерия получает весь углерод из одного источника, будь то метан или углекислый газ», - говорит Мюррелл. «Это означает, что все компоненты их клеток, будь то ДНК или ядра, липиды в их клеточных мембранах и белки в их ферментах, состоят из одного и того же простого ингредиента».
Бактерии в Мовиле очень похожи на всех остальных, хотя они находятся в пещере более 5 миллионов лет.
«Метанотрофы повсюду: в римских банях, на поверхности воды океана, во рту крупного рогатого скота и, вероятно, во рту и кишечнике человека», - говорит Боден. «Автотрофные бактерии того же вида, что мы нашли в Мовиле, встречаются почти во всех почвах и на поверхности кожи».
Однако этого нельзя сказать о других животных в пещере. Их изменили миллионы лет изоляции.
Многие из них рождаются без глаз, которые были бы бесполезны в темноте. Почти все они полупрозрачны, потому что потеряли пигмент. У многих из них есть очень длинные придатки, такие как антенны, которые помогают им ориентироваться в темноте.
В пещере Мовиле нет мух, но пауки все еще плетут паутину. Маленькие бескрылые насекомые прыгают в воздухе и попадают в них.
В 1996 году исследователи классифицировали животных в пещере. К ним относятся 3 вида пауков, сороконожка, 4 вида равноногих (группа, в которую входят мокрицы), пиявка, не встречающаяся больше нигде в мире, и необычно выглядящее насекомое, называемое водяным скорпионом.
Как ни странно, один вид пауков тесно связан с пауком, обитающим на Канарских островах, которые расположены в 4000 км к западу, над северо-западным побережьем Африки.
Возникает вопрос, как и почему животные оказались в пещере?
Одна из теорий заключается в том, что в конце миоцена, около 5,5 миллионов лет назад, климат в северном полушарии изменился. Когда Африка сместилась на север, она остановила сток Атлантического океана в Средиземное море, что иссушило его.
Возможно, это заставило животных искать убежище в сернистом подводном мире пещеры Мовиле. Это может быть рай с термальными водами, которые обеспечивают постоянное тепло, без соперников или хищников и богатым источником пищи.
Проблема этой теории в том, что ее трудно доказать.
«Весьма вероятно, что бактерии существуют там гораздо дольше, чем 5 миллионов лет, но животные были пойманы в ловушку в это время», - сказал Мюррелл. «Возможно, они просто упали там и оказались в ловушке, когда известняковая формация, запечатывающая пещеру, упала, пока ее не обнаружили в 1986 году».
Не исключено, что разные животные попали туда в разное время. Исследование, проведенное в 2008 году единственной улиткой в пещере Мовиле, предполагает, что она могла существовать там всего 2 миллиона лет. Когда она проникла в пещеру, ледниковый период только начался, и вполне возможно, что улитка избежала холода, спустившись под землю.
Как бы они туда ни попали, обитатели пещеры кажутся застрявшими там навсегда. Мы можем многому у них научиться.
Особый интерес представляет способность бактерий окислять метан и диоксид углерода. Эти парниковые газы являются основными виновниками глобального потепления, поэтому исследователи отчаянно ищут эффективные способы удалить их из атмосферы.
Микробы в пещере Мовиле также подсказывают нам, как возникла жизнь на Земле. Они генетически похожи на те, что встречаются в геотермальных трубах, которые также богаты углекислым газом, сульфидами и аммиаком.
Условия в обоих местах могут быть похожи на условия самой ранней Земли. В первые годы существования нашего мира солнечный свет был закрыт атмосферой, наполненной углекислым газом, метаном и аммиаком. Возможно, первые живые клетки были похожи на те, что были найдены в пещере Мовиле.
Спустя почти 30 лет после своего открытия пещера остается, пожалуй, самой изолированной экосистемой на планете. Конечно, есть еще много секретов, которые нужно раскрыть. В отложениях пещер погребено еще много организмов, ожидающих своей идентификации, и они могут помочь нам раскрыть некоторые из самых секретных вопросов о природе жизни.
Источник: BBC
