Au sud-est de la Roumanie, dans le comté de Constanța, près de la mer Noire et de la frontière bulgare, s’étend une plaine aride sans relief. Ce champ désolé est totalement quelconque, sauf pour une chose.
En dessous se trouve une grotte qui est restée isolée pendant 5,5 millions d’années. Alors que nos ancêtres simiesques descendaient des arbres et évoluaient vers l’homme moderne, les habitants de cette grotte étaient coupés du reste de la planète.
Malgré une absence totale de lumière et une atmosphère toxique, la grotte grouille de vie. On y trouve des araignées, des scorpions, des cloportes et des mille-pattes uniques, dont beaucoup n’ont jamais été vus par l’homme, et tous doivent leur vie à un étrange tapis flottant de bactéries.
En 1986, des ouvriers de la Roumanie communiste testaient le sol pour voir s’il convenait à une centrale électrique, quand ils sont tombés sur la grotte Movile. Le scientifique roumain Cristian Lascu a été le premier à effectuer la dangereuse descente.
Pour entrer, il faut d’abord être descendu par une corde à 20m dans un puits étroit creusé dans le sol
Depuis, la grotte est restée scellée par les autorités roumaines. Moins de 100 personnes ont été autorisées à entrer dans Movile, un nombre comparable à ceux qui sont allés sur la Lune.
C’est en partie parce que le voyage dans la grotte est extrêmement dangereux.
Pour entrer, vous devez d’abord vous descendre par une corde à 20m dans un puits étroit creusé dans le sol. La seule lumière provient de votre casque, qui rebondit sur les parois pendant la descente.
Vous devez ensuite descendre à travers d’étroits tunnels calcaires recouverts d’une argile ocre, dans l’obscurité totale et à des températures de 25 °C. Ces chemins finissent par déboucher sur une caverne centrale contenant un lac.
En 2010, le microbiologiste Rich Boden, qui était alors à l’Université de Warwick à Coventry, au Royaume-Uni, est devenu à peu près la 29e personne à voir la grotte.
Dans la salle du lac, l’atmosphère est lourde de gaz nocifs
« Il fait assez chaud, et très humide, donc on a l’impression qu’il fait plus chaud qu’il ne l’est, et bien sûr avec une combinaison de chaudière et un casque, cela n’aide pas », explique Boden, qui est maintenant à l’Université de Plymouth au Royaume-Uni.
« La piscine d’eau chaude sulfurée pue l’œuf pourri ou le caoutchouc brûlé quand on la dérange, car du sulfure d’hydrogène se dégage. »
Dans la salle du lac, l’atmosphère est lourde de gaz nocifs, principalement du dioxyde de carbone ainsi que du sulfure d’hydrogène provenant de l’eau.
On dit que l’expérience est terrifiante – et ce même si vous n’avez pas de problème avec les rampants
De plus, l’air est pauvre en oxygène : il en contient à peine 10% au lieu des 20% habituels. Sans appareil respiratoire, vous auriez rapidement mal à la tête. Les visiteurs ne peuvent rester couchés que pendant 5 ou 6 heures avant que leurs reins ne s’emballent.
Pour explorer le reste de la grotte, vous devez plonger dans le lac et naviguer dans d’étroits passages sous-marins, vous faufiler dans de minuscules interstices dans la roche avant d’émerger dans des espaces d’air appelés cloches à air.
Faire cela dans l’obscurité totale est la partie la plus dangereuse de l’exploration de la grotte. Vous êtes loin de la surface, donc rester coincé ou perdre votre chemin dans le dédale de tunnels serait mortel. On dit que l’expérience est terrifiante – et ce, même si vous n’avez pas de problème avec les bestioles rampantes.
Malgré l’obscurité et les gaz dangereux, la grotte Movile grouille de vie. Jusqu’à présent, 48 espèces ont été identifiées, dont 33 ne se trouvent nulle part ailleurs dans le monde.
Les animaux de la grotte Movile semblent être sans source de nourriture
Il y a toutes sortes de choses qui se traînent et glissent. Les escargots et les crevettes tentent d’éviter les araignées et les scorpions d’eau. Dans les cloches d’air, les sangsues traversent l’eau et s’attaquent aux vers de terre.
Étrangement, plus l’air est mauvais, plus il y a d’animaux. Il n’est pas du tout évident de savoir pourquoi, ni comment les animaux survivent.
En surface, les plantes utilisent la lumière du soleil pour extraire le dioxyde de carbone de l’air et le transformer en composés organiques. Elles peuvent ensuite utiliser ces produits chimiques pour faire pousser des feuilles, des racines et des bulbes. Les animaux se nourrissent ensuite de ces tissus végétaux.
Sans lumière solaire, les animaux de la grotte Movile semblent être sans source de nourriture.
Dans la plupart des grottes, les animaux se nourrissent de l’eau qui s’écoule de la surface. Cette eau peut souvent être vue sous la forme de stalactites et de stalagmites.
Cependant, la grotte Movile est recouverte d’une épaisse couche d’argile, imperméable à l’eau. Lors de sa première visite, Lascu n’a pu trouver aucune stalactite ou stalagmite, ni aucun autre signe d’eau provenant de la surface.
L’eau de la grotte Movile provient d’un profond réservoir souterrain
Le mystère s’est approfondi lorsque des scientifiques ont analysé l’eau de la grotte pour détecter la présence de césium et de strontium radioactifs. L’accident nucléaire de Tchernobyl en 1986 avait libéré beaucoup de ces métaux, qui s’étaient retrouvés dans les sols et les lacs entourant la grotte Movile. Cependant, une étude de 1996 n’en a trouvé aucune trace à l’intérieur de la grotte.
Cela signifie que l’eau ne vient pas d’en haut, elle doit donc venir d’en bas. Il semble maintenant que l’eau de la grotte Movile provient de grès spongieux où elle repose depuis 25 000 ans.
Cependant, cela n’explique toujours pas comment les animaux de la grotte survivent. Des tests ont montré que l’eau qui s’écoule ne contient aucune particule de nourriture.
Au contraire, la nourriture provient de l’étrange mousse écumeuse qui se trouve au-dessus de l’eau.
Ce film flottant, qui ressemble à du papier de soie humide et peut même être déchiré comme du papier, contient des millions et des millions de bactéries connues sous le nom d' »autotrophes ».
L’acide sulfurique érode en fait le calcaire, ce qui fait progressivement grossir la grotte
« Ces bactéries tirent leur carbone du dioxyde de carbone, tout comme les plantes », explique Boden. « Le niveau de dioxyde de carbone dans la grotte est environ 100 fois plus élevé que l’air normal. Mais contrairement aux plantes, elles ne peuvent évidemment pas utiliser la photosynthèse car il n’y a pas de lumière. »
Plutôt que d’utiliser la lumière comme source d’énergie, les bactéries Movile utilisent un processus connu sous le nom de chimiosynthèse.
« Elles obtiennent l’énergie nécessaire… à partir de réactions chimiques : les principales étant l’oxydation du sulfure et des ions soufrés similaires en acide sulfurique, ou l’oxydation de l’ammonium présent dans les eaux souterraines en nitrate », explique Boden.
Ces bactéries chimiosynthétiques permettent d’expliquer pourquoi la grotte est si grande et l’air si épais de dioxyde de carbone.
Movile est la seule grotte dont l’écosystème est connu pour être soutenu de cette manière
« L’acide sulfurique érode en fait le calcaire, ce qui rend progressivement la grotte plus grande », dit Boden. « Le processus libère du dioxyde de carbone, ce qui explique pourquoi les niveaux sont si élevés. »
Un autre groupe important de bactéries tire son énergie et son carbone du méthane qui remonte en bouillonnant dans les eaux de la grotte. On les appelle les méthanotrophes.
Boden décrit les méthanotrophes comme des « mangeurs désordonnés » qui « laissent constamment échapper des intermédiaires métaboliques comme le méthanol et le formiate » dans l’eau environnante. À leur tour, ces produits chimiques servent de nourriture à d’autres espèces de bactéries.
Tout cela peut sembler très particulier, et à certains égards, ça l’est. Movile est la seule grotte dont l’écosystème est connu pour être soutenu de cette manière, et le seul écosystème de ce type sur terre.
Les bactéries de Movile sont très similaires aux bactéries trouvées ailleurs
Mais selon le microbiologiste J. Colin Murrell de l’Université d’East Anglia à Norwich, au Royaume-Uni, les bactéries de la grotte Movile sont remarquablement simples et n’ont rien d’inhabituel.
« Les bactéries tirent tout leur carbone d’une seule source, que ce soit le méthane ou le dioxyde de carbone », explique Murrell. « Cela signifie que tous les composants de leurs cellules, que ce soit l’ADN dans leur noyau, les lipides dans leur membrane cellulaire et les protéines dans leurs enzymes, sont fabriqués à partir du même ingrédient simple ». »
La bactérie Movile est également très similaire aux bactéries trouvées ailleurs, bien qu’elle ait été piégée dans la grotte pendant plus de 5 millions d’années.
« Les méthanotrophes sont partout : les thermes romains de Bath, la surface de l’eau de mer, la bouche du bétail et probablement la bouche et l’intestin humains », explique Boden. « Les bactéries autotrophes des mêmes types que celles que nous avons trouvées à Movile se trouvent dans presque tous les sols et à la surface de la peau. »
On ne peut pas en dire autant des animaux de la grotte. Des millions d’années d’isolement les ont transformés.
Plusieurs sont nés sans yeux, qui seraient inutiles dans l’obscurité. Presque tous sont translucides car ils ont perdu la pigmentation de leur peau. Beaucoup ont également des appendices extra-longs comme des antennes pour les aider à se repérer dans l’obscurité.
L’une des araignées était étroitement liée à une araignée trouvée dans les îles Canaries – qui se trouvent à plus de 4000 km à l’ouest
Il n’y a pas de mouches dans la grotte de Movile, mais les araignées tissent toujours des toiles. De petits insectes appelés collemboles rebondissent dans l’air et se prennent dans les toiles.
En 1996, des chercheurs ont catégorisé les animaux de la grotte. Ils comprenaient 3 espèces d’araignées, un mille-pattes, 4 espèces d’isopodes (le groupe qui comprend les cloportes), une sangsue jamais vue ailleurs dans le monde et un insecte à l’apparence inhabituelle appelé scorpion d’eau.
Étrangement, l’une des araignées était étroitement liée à une araignée trouvée dans les îles Canaries – qui se trouvent à plus de 4000 km à l’ouest, au large de la côte nord-ouest de l’Afrique.
Ce qui soulève la question de savoir comment et pourquoi les animaux sont entrés dans la grotte ?
Une théorie est qu’à la fin de l’époque du Miocène, il y a environ 5,5 millions d’années, le climat de l’hémisphère nord a changé. Lorsque l’Afrique s’est déplacée vers le nord, elle a empêché l’Atlantique de se déverser dans la mer Méditerranée, l’asséchant.
Il est très probable que les bactéries soient là depuis bien plus longtemps que cinq millions d’années
Cela aurait pu obliger les animaux à se réfugier dans le monde souterrain sulfureux de la grotte Movile. Ce serait un havre de paix, avec des eaux thermales fournissant une chaleur constante, pas de concurrents ou de prédateurs, et une riche source de nourriture.
Le problème avec cette théorie est qu’elle est difficile à prouver.
« Il est très probable que les bactéries soient là depuis beaucoup plus de cinq millions d’années, mais que les insectes s’y soient retrouvés piégés à cette époque », dit Murrell. « Ils ont pu simplement tomber et se retrouver piégés lorsque la coulée de calcaire a chuté, scellant la grotte jusqu’à sa redécouverte en 1986. »
Il se peut que différents animaux soient arrivés à des moments différents. Une étude menée en 2008 sur le seul escargot de Movile a suggéré qu’il était là depuis un peu plus de 2 millions d’années. Lorsqu’il est entré dans la grotte, l’ère glaciaire venait de commencer, et l’escargot a peut-être échappé au froid en allant sous terre.
Quoi qu’il en soit arrivé là, il semble que les habitants de Movile soient désormais piégés pour de bon. Nous pourrions apprendre beaucoup d’eux.
Il se pourrait que les premières cellules vivantes soient similaires à celles trouvées dans la grotte de Movile
La capacité de la bactérie à oxyder le méthane et le dioxyde de carbone est particulièrement intéressante. Ces deux gaz à effet de serre sont les principaux responsables du réchauffement climatique, les chercheurs cherchent donc désespérément à trouver des moyens efficaces de les éliminer de l’atmosphère.
Les microbes de Movile Cave pourraient également offrir des indices sur la façon dont la première vie s’est formée sur Terre. Ils sont génétiquement similaires à ceux que l’on trouve dans les cheminées géothermiques, qui sont également riches en dioxyde de carbone, en sulfures et en ammoniac.
Les conditions de ces deux endroits pourraient bien être similaires à celles de la Terre primordiale. Dans les premières années de notre monde, la lumière du Soleil était obscurcie par une atmosphère épaisse de dioxyde de carbone, de méthane et d’ammoniac. Il se pourrait que les premières cellules vivantes aient été similaires à celles trouvées dans la grotte Movile.
Près de 30 ans après sa découverte, la grotte Movile reste peut-être l’écosystème le plus isolé de la planète. Elle a sûrement encore beaucoup de secrets à livrer. De nombreux autres organismes sont enfouis dans les sédiments de la grotte, attendant d’être identifiés, et ils pourraient nous aider à comprendre certaines de nos questions les plus profondes sur la nature de la vie.