ルーマニアで発見されたモービル洞窟、550万年間隔離されていた独特の生態系が明らかに
モービルとして知られるルーマニアの地下 18 メートルにある洞窟は、約 550 万年間、地球の他の部分から隔離されたままでした。このユニークな地下環境の中で、生物学者は、太陽光に一度も触れたことがなく、硫化水素のみに依存して生存する 48 種の生物をカタログ化しました。有毒ガスが生命の基盤であり、何百万年もの間真っ暗闇の中で進化してきたこの独特の生態系は、生物の生存に必要な条件についての概念を再定義します。
さらに驚くべきことに、ルーマニアのマンガリアの海岸沿いの町近くの約60フィートの深い下草の下にあるモービル・ケーブの内部の雰囲気は、数分以内に誰にとっても致命的になるでしょう。酸素濃度は外気と比べて半分に減りますが、二酸化炭素は100倍も豊富です。腐った卵のような独特の臭いを持つ硫化水素は、よどんだ空気に浸透し、溶けて暖かく濁った水たまりになります。こうした極限の状況では、目のないクモ、光を見たことのないヒル、研究者らから「洞窟の王」と呼ばれる鋸歯状の後ろ足を持つムカデなどが生息する。
確認された 48 種のうち 33 種は固有種、つまり世界中でこの特定の場所でのみ見られる種と考えられています。これらの生物はすべて、約 550 万年前に地下に隔離された祖先の子孫です。この時代は、メッシニアンの塩分危機により地中海の干上がりが起こり、地上では人類とチンパンジーの進化系統が分かれ始めた時期でした。
モービル洞窟の発見は、1986 年にルーマニアの労働者によって全く予期せぬ出来事でした。彼らは、この奇妙な地層に遭遇したとき、発電所を建設するための土地の実現可能性を評価するために試掘を行っていました。
作業員たちが探していたのは生命の痕跡ではなく、むしろ固い岩層だった。掘削は18メートルの粘土と石灰岩を貫通し、中新世の終わり以来活動していなかった空洞に到達した。ルーマニアの生物学者クリスティアン・ラスクが1986年にこの部屋に降り立ったとき、彼は約550万年ぶりにその内部を観察した脊椎動物となった。
洞窟の構造は約 240 メートルの狭い通路に広がっています。その終わりには、小さな湖の表面が細菌の青白いゼラチン状の層で覆われています。ベル型チャンバーとして知られる水上のエアポケットは、最も特徴的な区画を表します。それらに到達するには、ダイバーは潜水し、岩の分水界をくぐり、霊長類の進化の期間を通じて地球の大気から隔離されたままのガスのポケットに出なければなりません。
このガス環境は致命的であり、ほんの数回吸入するだけで無防備な人間の命を奪う可能性のあるレベルのアンモニア、メタン、硫化水素が含まれています。しかし、その下の水には豊かで多様な動物が生息しています。
モバイルの暗闇の中で生命はどのように繁栄するのか
地球表面のほぼすべての生態系は本質的に光合成に依存しています。植物は光子を吸収し、水分子を分解し、炭素を固定し、生成された糖を食物連鎖全体に移動させ、最終的には甲虫、鹿、さらには人間になる可能性があります。太陽が消滅したら、地球のほとんどの生態系は数年以内に崩壊するでしょう。
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しかし、モバイルには太陽光は必要ありません。その食物連鎖は、太陽光に依存する代わりに、硫化水素、メタン、アンモニアの酸化からエネルギーを得る微生物である化学合成細菌から始まります。それらは湖の表面に浮遊層を形成し、洞窟の壁に粘性の膜を形成します。カタツムリや線虫はこの層を餌とします。水サソリ、ヒル、ムカデ、目のないクモも、これらの草食動物の捕食者です。
モービルに記録されている 48 種のうち、33 種はこの洞窟に限定されています。事実上、彼らは全員色素を失い、ほとんどの者には目がありません。進化の適応のプロセスを通じて、彼らは非常に長い触角と脚を発達させ、視覚が役に立たず、触覚が不可欠となる環境で感覚ツールとして機能しました。
2020年の研究で報告されたムカデの一種である「洞窟の王」は、最後の一対の後肢に鋸歯状の冠を持っています。生物学者らは、これらの構造物は、戦いの最中に魚を抱えている漁師と同じように、獲物を罠にかけるために使用されていると示唆しています。
550万年間隔離されたことの科学的関連性
長期間の隔離により、Mobile Cave に貴重な科学的価値が与えられます。ユニークな洞窟や動物相は珍しいことではありませんが、大気と生物相が 550 万年間孤立したままである環境は、人工的に再現することが不可能な自然の実験を表しています。
550万年という時間は、系統全体が大きく分岐するのに十分な相当な時間である。これは、ヒトとチンパンジーの最後の共通祖先が誕生してからのほぼ同じ期間に相当します。この膨大な時間の間、モービルの動物たちは暗闇の中でバクテリアを食べ、太陽光がまったくない世界に適応するためにゲノムを徐々に調整していった。
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2023年に発表された研究では、モビレの硫化物生態系で発見された新しい貝虫甲殻類*Pseudocandona movilaensis*が記載されています。この小さな殻に覆われた動物は、その祖先が洞窟が閉鎖される前に到着し、決してその場所を離れなかったと思われる系統の明らかな例です。
モービルの生き物が自らの生息地をどのように変えるか
モービルの食物連鎖の基礎を形成するバクテリアは、動物に栄養を提供するだけではありません。彼らは洞窟の発掘にも積極的に参加しています。硫化水素の酸化プロセス中に生成される副生成物の 1 つは硫酸です。この酸は石灰岩の壁を流れ落ちてゆっくりと溶解し、洞窟の部屋を拡張して岩石から二酸化炭素を放出します。
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このため、モービル内の空気には外気の約 100 倍の二酸化炭素が含まれています。洞窟は文字通り、そこに住む人々の新陳代謝によって拡大されています。動物たちは、食料源が徐々に増加する空間に住んでいます。
現在では、この硫化物洞窟の形成プロセスが、イタリアのフラサッシ群やニューメキシコ州のレチュギラの一部など、世界中のいくつかの重要な洞窟系を形成したことが知られています。しかし、モービルは、生物学者がそのプロセスの進行を観察することができた最初の洞窟であり、固有の生態系が完全に機能し続けている状態でした。
洞窟の入り口への人間の立ち入りは封鎖されています。モービルへの立ち入りは毎年少数の研究者のみに許可されており、短期間の訪問と特殊な呼吸装置の使用が許可されています。この制限は、大気は致死的になる可能性があるため安全性を理由に、また汚染を避けるためにも正当化されます。アウストラロピテクスが出現する前から独自の生化学を無傷で保持してきたシステムでは、皮膚細胞、ブーツの泥、呼気、表面から飛散した微生物などが外来侵入者となるだろう。
生態学と進化を専門とするジャーナルに掲載された、極限状態にある地下水無脊椎動物に関する論文では、モービルを他の化学独立栄養性水システムや有毒水システムと並んで、生化学の限界で動物がどのように生き残っているかを理解するための重要な実験室として位置づけています。その住民は、ほんの数分で地表の動物のミトコンドリアを中毒させる濃度の硫化水素を許容します。
宇宙生物学とモービル洞窟: 地球外生命体の探索の拡大
NASA の宇宙生物学者は何年にもわたってモービル ケーブを訪れており、その理由は明らかです。もし生命が化学エネルギーのみを使用し、18メートルの岩の下に密閉され、完全な暗闇の中で自立した多栄養生態系を確立できれば、地球外の生命の探索のパラメータは大幅に拡大します。
木星の衛星の 1 つであるエウロパは氷で覆われており、厚さ数キロメートルの氷の層の下に塩水の海があります。土星の周りを回るエンケラドゥスは、南極の亀裂から水と有機分子のジェットを放出します。これらの衛星はどれも、海底から十分な太陽光を受けていません。どちらも化学エネルギー源、岩石と水の間の反応を持っていると考えられており、原理的にはモービルで見られるような微生物マットに似たものをサポートできる可能性がある。
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モバイルは、この可能性の概念実証として機能します。これは地球外生命体の存在についての確実性を示すものではありませんが、実際、生物学の発展が星に依存していないことを示しています。食物網が光子の代わりに硫化水素で構築されているとしても、クモのような複雑な存在が存在する可能性は依然としてあります。
モバイルは、地球の表面には人間が一般的に認識しているよりも多くの奇妙なものが隠されているということを思い出させる、最近の多くの例の 1 つです。他にも、2021年にアルバニアの洞窟で発見された、垂直の深淵の底にある深さ127メートルの広大な温泉湖など、注目に値する場所があります。コーカサスにはヴェロフキナ渓谷もあり、直線で2,212メートル落ちており、探検家らは最深の部屋で光る幻覚を報告している。さらに、ベトナムのソンドンは非常に大きな峠であるため、独自のジャングル、川、気候が存在します。
他のフォーメーションよりも小さく、フットボール競技場内に収まっているにもかかわらず、モービルの生態は間違いなく最もユニークです。その生態系は、地球上の他の既知の洞窟システムよりも長く続いた、孤立した進化実験を表しています。
闇に棲む奇妙な生き物たちの記録
1980年代後半からモービルを研究してきた生物学者によって目録化された種のリストは、SFの獣寓話から出てきたかのようだ。中でもネパ・アノフタルマは際立っており、何百万年もかけて完全に目を失った水サソリです。一般的な表層等脚類の地下型である Asellus aquaticus infernus もあります。 Heleobia tubogica はモービルにのみ生息するカタツムリで、Haemopis caeca は目の見えないヒルです。このリストには、いくつかの風土病のニセサソリや、分類がまだ解明中のさまざまな線虫やワムシも含まれています。
モービルでの化学合成生命の発見は、生物学者らに、何十年もの間、太陽光に依存せずに機能することが知られている唯一の生態系として太平洋の深海の熱水噴出孔を考慮してきた教科書の図表を改訂するよう促した。 Movile は、根本的に異なる 2 番目の例を追加しました。それは、中央海嶺に位置するのではなく、大陸の石灰岩の中に密閉された淡水陸生バージョンです。
深海の熱水噴出孔でさえ、太陽に照らされた表面から有機物質の流れをいくらか受け取ります。対照的に、モバイルは何も得られません。それを隔離するシールは実質的に完成した。
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バクテリアは硫化物を酸化し続けます。硫酸は石灰岩を腐食し続けます。地質学的に言えば、洞窟の部屋はまだ拡大の過程にあります。内部の 48 種は、植物に遭遇することなく、化学エネルギーを使用して暗闇の中で進化を続けます。
彼らの上の地表では、マンガリアの郊外が広がり、車は黒海沿岸の道路に沿って進み、洞窟の住人たちが決して見ることのない世界、そして何らかの形でそこにたどり着いたとしても生き残ることができない世界に太陽が昇ったり沈んだりしています。彼らの世界は高温多湿で硫黄が多く、静かで、私たちの足下 18 メートルに位置し、メッシニアヌスの時代から途切れることなく活動しています。
