Im Südosten Rumäniens, im Landkreis Constanța, nahe dem Schwarzen Meer und der bulgarischen Grenze, liegt eine karge, unscheinbare Ebene. Das trostlose Feld ist völlig unscheinbar, bis auf eine Sache.
Unter ihm liegt eine Höhle, die seit 5,5 Millionen Jahren isoliert ist. Während unsere affenähnlichen Vorfahren von den Bäumen herunterkamen und sich zu modernen Menschen entwickelten, waren die Bewohner dieser Höhle vom Rest des Planeten abgeschnitten.
Trotz völliger Lichtlosigkeit und einer giftigen Atmosphäre wimmelt es in der Höhle von Leben. Es gibt einzigartige Spinnen, Skorpione, Asseln und Tausendfüßler, von denen viele noch nie zuvor von Menschen gesehen wurden, und sie alle verdanken ihr Leben einer seltsamen schwimmenden Bakterienmatte.
Im Jahr 1986 testeten Arbeiter im kommunistischen Rumänien den Boden, um zu sehen, ob er für ein Kraftwerk geeignet war, als sie auf die Movile-Höhle stießen. Der rumänische Wissenschaftler Cristian Lascu war der erste, der den gefährlichen Abstieg wagte.
Um in die Höhle zu gelangen, muss man sich zunächst an einem Seil 20 m tief in einen engen, in den Boden gegrabenen Schacht abseilen.
Seitdem ist die Höhle von den rumänischen Behörden versiegelt worden. Weniger als 100 Menschen durften Movile betreten, eine Zahl, die mit der Zahl derer vergleichbar ist, die auf dem Mond waren.
Das liegt zum Teil daran, dass der Weg in die Höhle extrem gefährlich ist.
Um hineinzukommen, muss man sich zunächst an einem Seil 20 m tief in einen engen, in den Boden gegrabenen Schacht abseilen. Das einzige Licht kommt von Ihrem Helm, der beim Abstieg von den Wänden reflektiert wird.
Anschließend müssen Sie in völliger Dunkelheit und bei Temperaturen von 25 °C durch enge, mit ockerfarbenem Lehm überzogene Kalksteintunnel hinabsteigen. Diese Wege münden schließlich in eine zentrale Höhle, die einen See enthält.
Im Jahr 2010 war der Mikrobiologe Rich Boden, der damals an der University of Warwick in Coventry, Großbritannien, arbeitete, ungefähr der 29. Mensch, der die Höhle sah.
Im Seeraum ist die Atmosphäre schwer von schädlichen Gasen
„Es ist ziemlich warm und sehr feucht, so dass es sich wärmer anfühlt, als es ist, und natürlich hilft es nicht, wenn man einen Overall und einen Helm trägt“, sagt Boden, der jetzt an der Universität von Plymouth in Großbritannien arbeitet.
„Das Becken mit warmem, sulfidhaltigem Wasser stinkt nach faulen Eiern oder verbranntem Gummi, wenn man es stört, da Schwefelwasserstoff freigesetzt wird.“
Im Seeraum ist die Atmosphäre schwer von schädlichen Gasen, vor allem Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff aus dem Wasser.
Das Erlebnis soll erschreckend sein – und zwar selbst dann, wenn man kein Problem mit Krabbeltieren hat
Außerdem ist die Luft sauerstoffarm: Sie enthält nur 10 % Sauerstoff statt der üblichen 20 %. Ohne Atemgerät würde man schnell Kopfschmerzen bekommen. Besucher können nur 5 oder 6 Stunden unten bleiben, bevor ihre Nieren versagen.
Um den Rest der Höhle zu erforschen, muss man in den See tauchen und durch enge Unterwassergänge navigieren, wobei man sich durch winzige Spalten im Gestein zwängt, bevor man in Lufträumen, den so genannten Luftglocken, wieder auftaucht.
Dies in völliger Dunkelheit zu tun, ist der gefährlichste Teil der Erkundung der Höhle. Man ist weit von der Oberfläche entfernt, so dass es tödlich wäre, im Tunnellabyrinth stecken zu bleiben oder sich zu verirren. Man sagt, die Erfahrung sei furchterregend – und das selbst dann, wenn man kein Problem mit Krabbeltieren hat.
Trotz der Dunkelheit und der gefährlichen Gase wimmelt es in der Movile-Höhle nur so von Leben. Bisher wurden 48 Arten identifiziert, darunter 33, die nirgendwo sonst auf der Welt zu finden sind.
Die Tiere in der Movile-Höhle scheinen keine Nahrungsquelle zu haben
Es gibt alle Arten von krabbelnden und schlitternden Dingen. Schnecken und Krabben versuchen, den Spinnen und Wasserskorpionen auszuweichen. In den Luftglocken schwimmen Blutegel über das Wasser und fressen Regenwürmer.
Erstaunlicherweise gibt es umso mehr Tiere, je schlechter die Luft wird. Es ist überhaupt nicht klar, warum das so ist, oder wie die Tiere überhaupt überleben können.
An der Oberfläche nutzen Pflanzen das Sonnenlicht, um Kohlendioxid aus der Luft zu ziehen und es in organische Verbindungen umzuwandeln. Mit diesen chemischen Verbindungen können sie dann Blätter, Wurzeln und Zwiebeln bilden. Tiere ernähren sich dann von diesen Pflanzengeweben.
Ohne Sonnenlicht scheinen die Tiere in der Movile-Höhle ohne Nahrungsquelle zu sein.
In den meisten Höhlen beziehen die Tiere ihre Nahrung aus dem Wasser, das von der Oberfläche herabtropft. Dieses Wasser ist oft in Form von Stalaktiten und Stalagmiten zu sehen.
Die Movile-Höhle hat jedoch eine dicke Lehmschicht über sich, die für Wasser undurchlässig ist. Als Lascu die Höhle zum ersten Mal besuchte, konnte er keine Stalaktiten oder Stalagmiten oder andere Anzeichen von Wasser an der Oberfläche finden.
Das Wasser in der Movile-Höhle stammt aus einem tiefen unterirdischen Reservoir
Das Rätsel wurde noch größer, als Wissenschaftler das Wasser in der Höhle auf radioaktives Cäsium und Strontium analysierten. Der Reaktorunfall in Tschernobyl 1986 hatte eine große Menge dieser Metalle freigesetzt, die in die Böden und Seen in der Umgebung der Movile-Höhle gelangt waren. Eine Studie aus dem Jahr 1996 fand jedoch keine Spuren dieser Metalle in der Höhle.
Das bedeutet, dass das Wasser nicht von oben kommt, sondern von unten. Es scheint nun, dass das Wasser in der Movile-Höhle aus schwammigen Sandsteinen stammt, in denen es 25.000 Jahre lang gelegen hat.
Das erklärt aber immer noch nicht, wie die Tiere in der Höhle überleben. Tests haben gezeigt, dass das einströmende Wasser keine Nahrungspartikel enthält.
Stattdessen stammt die Nahrung aus dem seltsamen Schaum, der auf dem Wasser sitzt.
Dieser schwimmende Film, der wie nasses Seidenpapier aussieht und sich sogar wie Papier zerreißen lässt, enthält Millionen und Abermillionen von Bakterien, die als „Autotrophe“ bekannt sind.
Schwefelsäure erodiert den Kalkstein, wodurch die Höhle allmählich größer wird
„Diese Bakterien beziehen ihren Kohlenstoff aus Kohlendioxid, genau wie Pflanzen“, sagt Boden. „Der Kohlendioxidgehalt in der Höhle ist etwa 100 Mal höher als in der normalen Luft. Aber im Gegensatz zu Pflanzen können sie natürlich keine Photosynthese betreiben, da es kein Licht gibt.“
Anstatt Licht als Energiequelle zu nutzen, bedienen sich die Movile-Bakterien eines Prozesses, der als Chemosynthese bekannt ist.
„Sie erhalten die benötigte Energie … aus chemischen Reaktionen: die wichtigsten sind die Oxidation von Sulfid und ähnlichen Schwefelionen zu Schwefelsäure oder die Oxidation von Ammonium, das im Grundwasser vorkommt, zu Nitrat“, sagt Boden.
Diese chemosynthetischen Bakterien erklären, warum die Höhle so groß und die Luft so kohlendioxidhaltig ist.
Movile ist die einzige Höhle, von der bekannt ist, dass ihr Ökosystem auf diese Weise unterstützt wird
„Die Schwefelsäure erodiert den Kalkstein, wodurch die Höhle allmählich größer wird“, sagt Boden. „Bei diesem Prozess wird Kohlendioxid freigesetzt, weshalb die Werte so hoch sind.“
Eine andere wichtige Gruppe von Bakterien bezieht ihre Energie und ihren Kohlenstoff aus dem Methangas, das durch das Wasser der Höhle aufsteigt. Sie werden Methanotrophe genannt.
Boden beschreibt die Methanotrophen als „unordentliche Esser“, die „ständig Stoffwechselzwischenprodukte wie Methanol und Formiat“ in das umgebende Wasser abgeben. Diese Chemikalien wiederum sind Nahrung für andere Bakterienarten.
Das mag alles sehr merkwürdig klingen, und in gewisser Weise ist es das auch. Movile ist die einzige Höhle, von der bekannt ist, dass ihr Ökosystem auf diese Weise unterstützt wird, und das einzige derartige Ökosystem an Land.
Die Movile-Bakterien sind den Bakterien, die anderswo gefunden werden, sehr ähnlich
Aber laut dem Mikrobiologen J. Colin Murrell von der University of East Anglia in Norwich, Großbritannien, sind die Bakterien in der Movile-Höhle bemerkenswert einfach und überhaupt nicht ungewöhnlich.
„Die Bakterien beziehen ihren gesamten Kohlenstoff aus nur einer Quelle, sei es Methan oder Kohlendioxid“, sagt Murrell. „Das bedeutet, dass alle Bestandteile ihrer Zellen, sei es die DNA in ihrem Zellkern, die Lipide in ihrer Zellmembran und die Proteine in ihren Enzymen, aus der gleichen einfachen Zutat hergestellt werden.“
Die Movile-Bakterien sind auch Bakterien sehr ähnlich, die anderswo gefunden wurden, obwohl sie über 5 Millionen Jahre in der Höhle eingeschlossen waren.
„Methanotrophe Bakterien sind überall: in den römischen Bädern von Bath, auf der Oberfläche des Meerwassers, in den Mäulern von Rindern und wahrscheinlich auch im menschlichen Mund und Darm“, sagt Boden. „Autotrophe Bakterien der gleichen Art, wie wir sie in Movile gefunden haben, sind in fast allen Böden und auf der Hautoberfläche zu finden.“
Das Gleiche kann man von den Tieren in der Höhle nicht behaupten. Millionen von Jahren der Isolation haben sie verändert.
Viele werden ohne Augen geboren, die in der Dunkelheit nutzlos wären. Fast alle sind durchscheinend, da sie die Pigmente in ihrer Haut verloren haben. Viele haben auch extra lange Anhängsel wie Fühler, die ihnen helfen, sich in der Dunkelheit zurechtzufinden.
Eine der Spinnen war eng mit einer Spinne verwandt, die auf den Kanarischen Inseln gefunden wurde – die über 4000 km westlich liegen.
In der Movile-Höhle gibt es keine Fliegen, aber die Spinnen spinnen trotzdem Netze. Kleine Insekten, so genannte Springschwänze, hüpfen in die Luft und verfangen sich in den Netzen.
Im Jahr 1996 kategorisierten Forscher die Tiere in der Höhle. Darunter befanden sich drei Spinnenarten, ein Tausendfüßler, vier Arten von Asseln (zu denen auch die Asseln gehören), ein Egel, der nirgendwo sonst auf der Welt vorkommt, und ein ungewöhnlich aussehendes Insekt namens Wasserskorpion.
Erstaunlicherweise war eine der Spinnen eng mit einer Spinne verwandt, die auf den Kanarischen Inseln gefunden wurde – die über 4000 km westlich vor der Nordwestküste Afrikas liegen.
Das wirft die Frage auf, wie und warum die Tiere in die Höhle gelangten?
Eine Theorie besagt, dass sich am Ende des Miozäns, vor etwa 5,5 Millionen Jahren, das Klima der nördlichen Hemisphäre veränderte. Als sich Afrika nach Norden bewegte, konnte der Atlantik nicht mehr in das Mittelmeer fließen und trocknete es aus.
Es ist sehr wahrscheinlich, dass die Bakterien schon viel länger als fünf Millionen Jahre dort sind
Das könnte die Tiere gezwungen haben, in der schwefelhaltigen Unterwelt der Movile-Höhle Zuflucht zu suchen. Es wäre ein Zufluchtsort gewesen, mit Thermalwasser, das für konstante Wärme sorgte, ohne Konkurrenten oder Raubtiere und mit einer reichhaltigen Nahrungsquelle.
Das Problem bei dieser Theorie ist, dass sie schwer zu beweisen ist.
„Es ist sehr wahrscheinlich, dass die Bakterien schon viel länger als fünf Millionen Jahre dort sind, aber dass die Insekten zu dieser Zeit dort gefangen wurden“, sagt Murrell. „Sie könnten einfach hineingefallen und eingeschlossen worden sein, als der Kalksteinguss abfiel und die Höhle versiegelte, bis sie 1986 wiederentdeckt wurde.“
Es könnte sein, dass verschiedene Tiere zu unterschiedlichen Zeiten angekommen sind. Eine Studie aus dem Jahr 2008 über die einzige Schnecke von Movile deutet darauf hin, dass sie seit etwas mehr als 2 Millionen Jahren dort unten lebt. Als sie in die Höhle eindrang, begann gerade die Eiszeit, und die Schnecke könnte der Kälte entkommen sein, indem sie unter die Erde ging.
Wie auch immer sie dorthin gelangt sind, es scheint, dass die Bewohner von Movile jetzt für immer gefangen sind. Wir könnten viel von ihnen lernen.
Möglicherweise waren die ersten lebenden Zellen denen ähnlich, die in der Movile-Höhle gefunden wurden.
Von besonderem Interesse ist die Fähigkeit der Bakterien, Methan und Kohlendioxid zu oxidieren. Diese beiden Treibhausgase sind die größten Verursacher der globalen Erwärmung, weshalb Forscher verzweifelt nach effizienten Möglichkeiten suchen, sie aus der Atmosphäre zu entfernen.
Die Mikroben aus der Movile-Höhle könnten auch Hinweise darauf liefern, wie sich das erste Leben auf der Erde gebildet hat. Sie ähneln genetisch denen, die man in geothermischen Schloten findet, die ebenfalls reich an Kohlendioxid, Sulfiden und Ammoniak sind.
Die Bedingungen an beiden Orten könnten der Urerde sehr ähnlich sein. In der Frühzeit unserer Welt wurde das Licht der Sonne durch eine Atmosphäre mit viel Kohlendioxid, Methan und Ammoniak verdunkelt. Es könnte sein, dass die ersten lebenden Zellen denen ähnelten, die in der Movile-Höhle gefunden wurden.
Nahezu 30 Jahre nach ihrer Entdeckung bleibt die Movile-Höhle das vielleicht isolierteste Ökosystem des Planeten. Es hat sicherlich noch viele Geheimnisse zu verraten. In den Sedimenten der Höhle sind noch viele weitere Organismen vergraben, die darauf warten, identifiziert zu werden, und die uns helfen könnten, einige unserer tiefsten Fragen über die Natur des Lebens zu verstehen.