In het zuidoosten van Roemenië, in het district Constanța dicht bij de Zwarte Zee en de Bulgaarse grens, ligt een kale, karakterloze vlakte. Het desolate veld is volkomen onopvallend, behalve voor één ding.

Daaronder ligt een grot die al 5,5 miljoen jaar geïsoleerd is. Terwijl onze aapachtige voorouders uit de bomen kwamen en evolueerden tot moderne mensen, waren de bewoners van deze grot afgesneden van de rest van de planeet.

Ondanks een volledige afwezigheid van licht en een giftige atmosfeer, krioelt het in de grot van leven. Er zijn unieke spinnen, schorpioenen, pissebedden en duizendpoten, vele nooit eerder gezien door mensen, en allemaal danken ze hun leven aan een vreemde drijvende mat van bacteriën.

In 1986 waren arbeiders in communistisch Roemenië de grond aan het testen om te zien of het geschikt was voor een elektriciteitscentrale, toen ze stuitten op de Movile Grot. De Roemeense wetenschapper Cristian Lascu was de eerste die de gevaarlijke afdaling maakte.

Om binnen te komen, moet je eerst met een touw 20 meter naar beneden worden gelaten in een smalle schacht die in de grond is gegraven.

Sindsdien is de grot verzegeld gebleven door de Roemeense autoriteiten. Minder dan 100 mensen hebben Movile mogen betreden, een aantal dat vergelijkbaar is met het aantal mensen dat naar de maan is geweest.

Dit komt deels doordat de reis naar de grot extreem gevaarlijk is.

Om de grot binnen te komen, moet je jezelf eerst met een touw 20 meter laten zakken door een smalle schacht die in de grond is gegraven. Het enige licht komt van je helm, die tijdens de afdaling tegen de wanden weerkaatst.

Daarna moet je naar beneden klimmen door smalle kalksteentunnels die bedekt zijn met een okerkleurige klei, in het pikkedonker en bij temperaturen van 25 °C. Deze paden komen uiteindelijk uit in een centrale grot met een meer.

In 2010 werd microbioloog Rich Boden, die toen aan de Universiteit van Warwick in Coventry (VK) werkte, ongeveer de 29e persoon die de grot heeft gezien.

In de merenkamer is de atmosfeer zwaar van schadelijke gassen

“Het is er behoorlijk warm, en erg vochtig, dus het voelt warmer aan dan het is, en met een ketelpak en helm op helpt dat natuurlijk niet,” zegt Boden, die nu aan de universiteit van Plymouth in het Verenigd Koninkrijk is verbonden.

“De poel met warm, sulfidehoudend water stinkt naar rottende eieren of verbrand rubber als je hem stoort, omdat er waterstofsulfide vrijkomt.”

In de merenkamer is de atmosfeer zwaar van de schadelijke gassen, voornamelijk kooldioxide en de waterstofsulfide uit het water.

De ervaring schijnt angstaanjagend te zijn – en dat is zelfs als je geen probleem hebt met kruipend ongedierte

Wat meer is, de lucht heeft een laag zuurstofgehalte: hij bevat slechts 10% zuurstof in plaats van de gebruikelijke 20%. Zonder ademhalingsapparatuur zou je snel hoofdpijn krijgen. Bezoekers kunnen maar 5 of 6 uur beneden blijven voordat hun nieren het begeven.

Om de rest van de grot te verkennen, moet je in het meer duiken en door smalle onderwater gangen navigeren, je door kleine spleten in de rots wurmen voordat je in luchtruimtes komt die luchtbellen worden genoemd.

Dit te doen in volledige duisternis is het gevaarlijkste deel van het verkennen van de grot. Je bent ver van de oppervlakte, dus vast komen te zitten of de weg kwijtraken in het doolhof van tunnels zou dodelijk zijn. Er wordt gezegd dat het een angstaanjagende ervaring is – en dat is zelfs als je geen probleem hebt met griezelige kruipertjes.

Ondanks het donker en de gevaarlijke gassen, krioelt het in de Movile Cave van het leven. Tot nu toe zijn er 48 soorten geïdentificeerd, waaronder 33 die nergens anders ter wereld voorkomen.

De dieren in de Movile Grot lijken geen voedselbron te hebben

Er zijn allerlei scharrelende en glibberige dingen. Slakken en garnalen proberen de spinnen en de waterschorpioenen te ontwijken. In de luchtbellen zwemmen bloedzuigers over het water en azen op regenwormen.

Vreemd genoeg geldt: hoe slechter de lucht wordt, hoe meer dieren er zijn. Het is helemaal niet duidelijk waarom dat zou zijn, of hoe de dieren überhaupt overleven.

Op het oppervlak gebruiken planten zonlicht om kooldioxide aan de lucht te onttrekken en die om te zetten in organische verbindingen. Ze kunnen deze chemicaliën vervolgens gebruiken om bladeren, wortels en bollen te laten groeien. Dieren voeden zich vervolgens met deze plantenweefsels.

Zonder zonlicht lijken de dieren in de Movile Cave geen bron van voedsel te hebben.

In de meeste grotten halen dieren hun voedsel uit het water dat van de oppervlakte naar beneden druipt. Dit water is vaak te zien in de vorm van stalactieten en stalagmieten.

De Movile Grot heeft echter een dikke laag klei erboven, die ondoordringbaar is voor water. Toen Lascu de grot voor het eerst bezocht, kon hij geen stalactieten of stalagmieten vinden, noch enig ander teken van water dat van de oppervlakte kwam.

Het water in de Movile Grot is afkomstig uit een diep ondergronds reservoir.

Het mysterie werd nog groter toen wetenschappers het water in de grot analyseerden op radioactief cesium en strontium. Bij het kernongeluk in Tsjernobyl in 1986 waren veel van deze metalen vrijgekomen, die in de bodem en de meren rond de Movile-grot terecht waren gekomen. Een studie uit 1996 vond echter geen sporen van deze metalen in de grot.

Dat betekent dat het water niet van boven komt, dus moet het van onderen komen. Het lijkt er nu op dat het water in de Movile Grot afkomstig is van sponsachtige zandstenen waar het 25.000 jaar heeft gelegen.

Dit verklaart echter nog steeds niet hoe de dieren in de grot overleven. Tests hebben uitgewezen dat het binnenstromende water geen voedseldeeltjes bevat.

In plaats daarvan komt het voedsel uit het vreemde schuim dat bovenop het water zit.

Deze drijvende laag, die eruit ziet als nat vloeipapier en zelfs als papier kan worden gescheurd, bevat miljoenen en miljoenen bacteriën die bekend staan als “autotrofen”.

Zwavelzuur erodeert de kalksteen, waardoor de grot geleidelijk groter wordt

“Deze bacteriën halen hun koolstof uit koolstofdioxide, net zoals planten dat doen,” zegt Boden. “Het kooldioxidepeil in de grot is ongeveer 100 keer hoger dan normale lucht. Maar in tegenstelling tot planten kunnen ze natuurlijk geen fotosynthese gebruiken omdat er geen licht is.”

In plaats van licht als energiebron te gebruiken, gebruiken de Movile-bacteriën een proces dat bekend staat als chemosynthese.

“Ze halen de benodigde energie… uit chemische reacties: de belangrijkste zijn de oxidatie van sulfide en soortgelijke zwavelionen tot zwavelzuur, of de oxidatie van ammonium dat in het grondwater wordt aangetroffen tot nitraat,” zegt Boden.

Deze chemosynthetische bacteriën helpen verklaren waarom de grot zo groot is en de lucht zo dik is met kooldioxide.

Movile is de enige grot waarvan bekend is dat het ecosysteem op deze manier wordt ondersteund

“Zwavelzuur erodeert eigenlijk het kalksteen, waardoor de grot geleidelijk groter wordt,” zegt Boden. “Bij dit proces komt kooldioxide vrij, waardoor de niveaus zo hoog zijn.”

Een andere grote groep bacteriën haalt hun energie en koolstof uit het methaangas dat door het water van de grot omhoog borrelt. Zij worden methanotrofen genoemd.

Boden beschrijft methanotrofen als “rommelige eters” die “voortdurend metabole tussenproducten zoals methanol en formiaat” in het omringende water lekken. Deze chemicaliën zijn op hun beurt weer voedsel voor andere soorten bacteriën.

Dit klinkt misschien allemaal heel eigenaardig, en in sommige opzichten is het dat ook. Movile is de enige grot waarvan bekend is dat het ecosysteem op deze manier wordt ondersteund, en het enige ecosysteem op het land.

De Movile-bacteriën lijken sterk op bacteriën die elders worden aangetroffen.

Maar volgens microbioloog J. Colin Murrell van de Universiteit van East Anglia in Norwich, Verenigd Koninkrijk, zijn de bacteriën in Movile Cave opmerkelijk eenvoudig en helemaal niet ongewoon.

“De bacteriën halen al hun koolstof uit slechts één bron, of dat nu methaan of koolstofdioxide is,” zegt Murrell. “Dat betekent dat alle bestanddelen van hun cellen, of het nu gaat om het DNA in hun kern, de lipiden in hun celmembraan of de eiwitten in hun enzymen, van hetzelfde eenvoudige ingrediënt zijn gemaakt.”

De Movile-bacteriën lijken ook sterk op bacteriën die elders worden aangetroffen, ondanks het feit dat ze meer dan 5 miljoen jaar in de grot hebben vastgezeten.

“Methanotrofen komen overal voor: de Romeinse baden in Bath, het oppervlak van zeewater, de monden van vee en waarschijnlijk de menselijke mond en darmen,” zegt Boden. “Autotrofe bacteriën van dezelfde types die we bij Movile vonden, komen voor in bijna alle bodems en op het huidoppervlak.”

Hetzelfde kan niet gezegd worden van de dieren van de grot. Miljoenen jaren van isolatie heeft hen getransformeerd.

Velen zijn geboren zonder ogen, die nutteloos zouden zijn in het donker. Bijna allemaal zijn ze doorschijnend omdat ze pigment in hun huid hebben verloren. Velen hebben ook extra lange aanhangsels, zoals voelsprieten, om zich in de duisternis te kunnen oriënteren.

Een van de spinnen was nauw verwant aan een spin die op de Canarische Eilanden voorkomt – die meer dan 4000 km naar het westen liggen.

Er zijn geen vliegen in de Movile-grot, maar de spinnen spinnen nog steeds webben. Kleine insecten, springstaarten genaamd, stuiteren de lucht in en raken verstrikt in de webben.

In 1996 hebben onderzoekers de dieren in de grot gecategoriseerd. Ze omvatten 3 soorten spinnen, een duizendpoot, 4 soorten isopoden (de groep die pissebedden omvat), een bloedzuiger die nergens anders ter wereld is gezien, en een ongewoon uitziend insect dat een waterschorpioen wordt genoemd.

Vreemd genoeg was een van de spinnen nauw verwant aan een spin die op de Canarische Eilanden is gevonden – die meer dan 4000 km naar het westen liggen, voor de noordwestkust van Afrika.

Dat roept de vraag op, hoe en waarom zijn de dieren in de grot gekomen?

Eén theorie is dat aan het eind van het Mioceen Tijdperk, zo’n 5,5 miljoen jaar geleden, het klimaat van het noordelijk halfrond veranderde. Doordat Afrika naar het noorden opschoof, kon de Atlantische Oceaan niet meer in de Middellandse Zee stromen, waardoor deze uitdroogde.

Het is zeer waarschijnlijk dat de bacteriën daar veel langer dan vijf miljoen jaar hebben gezeten.

Dit zou de dieren ertoe hebben kunnen dwingen hun toevlucht te zoeken in de zwavelhoudende onderwereld van de Movile-grot. Het zou een toevluchtsoord zijn geweest, met thermaal water dat voor constante warmte zorgde, geen concurrenten of roofdieren, en een rijke bron van voedsel.

Het probleem met deze theorie is dat ze moeilijk te bewijzen is.

“Het is zeer waarschijnlijk dat de bacteriën er al veel langer dan vijf miljoen jaar zijn, maar dat de insecten er rond die tijd vast zijn komen te zitten,” zegt Murrell. “Ze kunnen er gewoon in zijn gevallen en vast zijn komen te zitten toen de kalksteenlaag naar beneden viel, waardoor de grot werd afgesloten totdat hij in 1986 opnieuw werd ontdekt.”

Het kan zijn dat verschillende dieren op verschillende tijdstippen zijn aangekomen. Een studie uit 2008 van Movile’s enige slak suggereerde dat hij daar al iets meer dan 2 miljoen jaar zit. Toen hij de grot binnenkwam, was de ijstijd net begonnen, en de slak kan aan de kou zijn ontsnapt door ondergronds te gaan.

Hoe ze er ook zijn gekomen, het lijkt erop dat de bewoners van Movile nu voorgoed vastzitten. We zouden veel van ze kunnen leren.

Het zou kunnen dat de eerste levende cellen vergelijkbaar waren met de cellen die in de grot van Movile zijn gevonden.

Het vermogen van de bacteriën om methaan en kooldioxide te oxideren is van bijzonder belang. Deze twee broeikasgassen zijn de grootste boosdoeners voor de opwarming van de aarde, dus onderzoekers zijn wanhopig op zoek naar efficiënte manieren om ze uit de atmosfeer te verwijderen.

De microben uit de Movile Cave kunnen ook hints geven over hoe het eerste leven op aarde is ontstaan. Zij zijn genetisch vergelijkbaar met die welke in geothermische bronnen worden aangetroffen, die ook rijk zijn aan kooldioxide, sulfiden en ammoniak.

De omstandigheden op beide plaatsen zouden wel eens vergelijkbaar kunnen zijn met die op de oer-Aarde. In de beginjaren van onze wereld werd het licht van de zon verduisterd door een atmosfeer die dik was van kooldioxide, methaan en ammoniak. Het zou kunnen dat de eerste levende cellen vergelijkbaar waren met die gevonden in de Movile Grot.

Bijna 30 jaar na de ontdekking, blijft de Movile Grot misschien wel het meest geïsoleerde ecosysteem op de planeet. Het heeft zeker nog veel meer geheimen prijs te geven. Er zijn veel meer organismen begraven in de sedimenten van de grot, te wachten om te worden geïdentificeerd, en ze kunnen ons helpen begrijpen enkele van onze diepste vragen over de aard van het leven.