Tvorové z černé laguny

V roce 1986 byla v jihovýchodním Rumunsku objevena jeskyně Movile, do té doby ukrytá pod mocnou sprašovou závějí. Měření radioaktivity prokázala, že jeskyně představuje dlouhodobě izolovaný systém, do kterého se např. nepromítá ani černobylská katastrofa. Je pravděpodobné, že jeskynní systém Movile je většině vnějších vlivů uzavřen po dobu nejméně několika set tisíc let, ale není možné vyloučit izolaci v délce trvání jednoho milionu či více let. Zvláštností jeskyně je přítomnost 47 druhů mikroorganizmů, které zde vytvářejí osobitý jeskynní ekosystém. Jedenatřicet druhů bylo zatím zjištěno pouze v této jeskyni.

V podobě bílých povlaků a polštářů pokrývají bakterie stěny podzemních jezer a chodeb, kam je přístup možný jen za pomoci potápěčské techniky. Základem zdejšího potravního řetězce je sulfan SH₂ a oxid uhličitý CO₂. Sulfan je oxidován chemoautotrofními bakteriemi za vzniku kyselin, které jsou neutralizovány okolním vápencem. Tyto primitivní bakterie slouží za potravu dalším jeskynním tvorům. Chemoautotrofní bakterie jsou v závislosti na úrovni kyslíku v okolním prostředí schopny tří hlavních reakcí – buď oxidují sulfan na kyselinu sírovou, nebo redukují sírany na sulfan, nebo dokonce oxidují sulfan na vodu a elementární síru.

Chemoautotrofní bakterie podobných extrémních prostředí byly zatím málo zkoumány, protože v laboratorních podmínkách je lze jen velmi špatně pěstovat – obvykle vyžadují anoxické prostředí, úplnou tmu a zvýšený tlak. Přesto mají nemalý teoretický i praktický význam. Pro evoluční biologii představují jakési „živé fosilie“, mikroorganizmy blízké či totožné s těmi, které osídlily Zemi před vznikem kyslíkaté atmosféry. Jinak jsou sirné bakterie schopny ucpat svými reakčními produkty zavlažovací systémy, rozložit potrubí, ošálit platinové elektrody při měření oxidačního potenciálu spodních vod – a to ještě zdaleka nejsou všechny jejich pozoruhodné výkony. Nejdelší jeskyně světa – Mamutí jeskyně ve státě Kentucky a Carlsbadské jeskyně – vděčí za svůj vznik nízce temperovaným hydrotermálním roztokům, které přinášely z naftových polí západního Texasu solanky se zvýšeným obsahem sulfanu. Ten bakterie oxidovaly na kyselinu sírovou, která rozleptávala stěny vápencového masivu. Po činnosti bakterií zde dodnes můžeme nalézt metrové pokryvy elementární síry.

Podobným mechanizmem pravděpodobně vznikala polská ložiska síry, která patří mezi největší na světě. Ve strukturách krasového rozpouštění kolovaly síranové roztoky, které byly redukovány na síru. V některých jeskyních můžeme podobný proces pozorovat i dnes. V propasti Conote Verde na Yucatanu existuje dokonale stratifikovaná úrověň vod. Horních 8 m je tvořeno lehčí sladkou vodou s obvyklou sladkovodní faunou. Pak následuje několik vrstev brakické vody, pod níž v hloubce 30 m leží slaná voda s obsahem sulfanu až 25 mg/l. Zde již žijí zvláštní slepé ryby a jeskynní korýši. Nešťastní potápěči po pobytu v této vrstvě zjistili, že jim drahé, chromované akvalungy v agresivním prostředí zčernaly (oxidovaly). Potápěči sami si stěžovali na pálení kůže.

Tyto bakterie nejsou pravděpodobně tak výjimečné, jak by se mohlo zdát. Prostě žijí v prostředí, které je člověku téměř nedostupné. Např. na velkolomu Čertovy schody u Berouna bývají v dutinách kalcitových žil nalézány tenké organické filamenty, jejichž střed je tvořen hydroxidy železa, na které nasedají krystalky křemene. V tomto případě pravděpodobně představují železité povlaky reakční produkt bakterií oxidujících dvojmocné železo z hydrogenkarbonátových roztoků na nerozpustné trojmocné železo. Rozpuštěný SiO₂ pak má tu vlastnost, že se sráží na železitých povlacích a vytváří agregáty podobné podhoubí dřevomorky. Podobné útvary jsme nalezli v oxidační zóně příbramského rudního ložiska asi 130 m pod úrovní současného terénu. I v tomto případě šlo o filamenty porostlé hydroxidy železa, orientovanými krystaly křemene a v některých případech i pyromorfitem – fosforečnanem olova. Zdejší pyromorfitové krápníky byly dlouhé až 45 mm a my jsme si dlouhou dobu lámali hlavu nad tím, jak mohou pod vodou růst správně, tj. svisle orientované stalaktity. Řešení je jednoduché – v tektonické dutině promývané roztoky ze zvětralých rudních žil vytvářejí bakteriální vlákna chaotické shluky, ale později, jak na nich dochází k organické a poté anorganické precipitaci, vlákna těžknou a orientují se ve směru gravitace.

Zatím poslední případ pravděpodobně bakteriálních agregátů v hlubokých krasových zónách jsme zjistili v Honcích ve Slovenském krasu. Lom zde odkryl dutiny vyplněné červeným jílem, který v sobě uzavírá velké konkrece pyritu FeS₂, v nichž někdy můžeme pozorovat organická vlákna. Pyrit zde zřejmě vzniká bakteriální reakcí železem bohatých roztoků z okolních ložisek rožňavské rudní oblasti a sádrovce CaSO₄, který ve vápencích tvoří polohy až půl metru mocné.

Geologové, a zvláště specialisté zabývající se vznikem ložisek, vždy podceňovali mikrobiologii, protože jí nerozuměli. Mikrobiologové se zase nikdy příliš nestarali o bakteriální týmy žijící v extrémních podmínkách hlubin horninového masivu, protože nebyli schopni tyto druhy vypěstovat ve svých laboratořích. Speleologové o těchto věcech nepřemýšleli, ale oblékli se do overalů a akvalungů a k svému úžasu nalezli černé, anoxické laguny plné neznámých tvorů, kteří jsou schopni vytvořit jeskynní systémy dlouhé až několik desítek kilometrů!