Scientists are obsessed with this lake - Nicola Storelli and Daniele Zanzi

翻訳: Misaki Sato 校正: Kaori Nozaki

Roughly 3 billion years ago,

およそ30億年前のこと

a single-celled photosynthetic bacterium began burping a new chemical

新しい化学物質を吐き出す 単細胞の光合成細菌が現れました

that was poisonous to nearly every species on Earth.

その物質は地球上の ほぼすべての生物にとって有害な物質でした

Over the following hundreds of millions of years,

その後 何億年もの間に

more microorganisms began producing this toxic gas,

この有毒ガスを生成する微生物は どんどん種類が増えたので

first saturating Earth's oceans and eventually its atmosphere.

地球の海水すべてが このガスで飽和し 最終的には 大気まで飽和しました

Up here, this chemical changed the composition of pre-existing gases

この化学物質のために その時点で大気の成分組成が大幅に変わり

so drastically that it caused a global ice age.

結果として 地球全体が氷河期となりました

And the name of this powerful, poisonous, world-changing gas? Oxygen.

強力かつ有毒で 世界を一変させた この物質とは「酸素」です

In the millions of years since the Great Oxygen Catastrophe,

大酸化イベント（GSO）以降の 数百万年のうちに

most life, including all multicellular organisms,

すべての多細胞生物を含めて 生物の大半が

have evolved to rely on this gas.

このガスを頼りに命をつなぐよう 進化していきました

However, there are some places where oxygen-averse microorganisms,

ところが地球の初期の時代から存在する 嫌気性の微生物も

like those from Earth's earliest days, have re-emerged.

限られた場所で独自の進化を遂げ 現在再び脚光を浴びています

Many of these places are in the ocean depths,

そうした場所はほとんど 研究者の手が届きにくい―

beyond the reach of researchers.

深海にあります

But there are other bodies of water completely devoid of oxygen,

ところが 探査できる深さなのに

yet close enough to the surface to explore.

酸素を全く含まない水域も実在します

And one such lake is hidden high in the Swiss Alps’ Piora Valley.

その一例として スイスアルプスの高山地帯 ピオラ渓谷にたたずむ湖を紹介します

Formed over 10,000 years ago,

１万年以上前に形成された―

Lake Cadagno is one of roughly 200 known meromictic lakes,

カダーニョ湖は 世界に約200カ所ある 部分循環湖のひとつで

meaning it's actually two distinct bodies of water stacked on top of each other.

湖水は 性質の異なる水の層が 実に２つ積み重なっているのです

The top layer functions like a standard body of freshwater.

上層は淡水域で 一般的な湖とほぼ同じです

It’s safe for swimming and known mostly for a plump and plentiful fish population

人が泳ぐことができますし 肉付きの良い魚がたくさん集まるので

that’s been the subject of local fishing legends for centuries.

地元の釣り人の間では何世紀も前から とびきりの釣り場として有名でした

But just 13 meters beneath that bounty is a dense, sulfurous, oxygen-free pool

しかし そのわずか13メートル下は 硫黄分を含み無酸素の 高密度の水の層です

lethal to any multicellular life forms, fish included.

魚などの多細胞生物は生存できません

In a typical lake, the entire body of water would gradually mix,

一般的な湖では 湖水全体が徐々に混ざり合い

diffusing oxygen from the surface throughout.

水面から酸素が拡散します

But these two layers never mix, as is the case with any meromictic lake.

ところが部分循環湖では 水は２層に分かれ 混じることはありません

And the reason for this divide in Cadagno

カダーニョ湖で このような分離が生じている理由は

is the waters’ unique chemical compositions.

その水の化学組成が独特であるためです

Both layers are fed by rainwater flowing down the mountains,

どちらの層にも 山肌を流れ落ちる雨水が供給されますが

however, this water can take two paths.

この水には２つの経路があります

The first is to trickle down the granitic mountain directly into the top layer.

１つ目は 花崗岩質の山肌を下り 直接上層に流れ込む経路です

The second is to seep into the Piora Valley’s vein of dolomite—

２つ目は ピオラ渓谷のドロマイトという 鉱脈からしみ出してくる経路です

a porous rock full of salts such as sulfate.

ドロマイトとは 硫酸塩など 塩分を多く含む多孔質の岩です

Rainwater that sinks into the dolomite will slowly inch towards the lake,

ドロマイトにしみ込んだ雨水は 酸素を放出して塩分を吸収しながら

all the while shedding its oxygen and picking up salts.

湖に向かってゆっくり進みます

Finally, this heavier water will cascade from sublacustrine springs

最後に この重い水は 湖の水面下にある亜寒帯泉として

below the lake’s surface,

噴き出してから湖底を伝って

forming the dense, salt-rich bottom layer.

塩分が豊富で密度の高い下層を形成します

This lower layer is anoxic, meaning oxygen free,

この下側の層は 無酸素状態 つまり酸素を含まないため

and will suffocate any oxygen-dependent life.

酸素を必要としている生命体は 窒息してしまいます

But it’s ideal for the kind of anaerobic bacteria that died off

ところが 大酸化イベントで死滅したような

in the Great Oxygen Catastrophe.

嫌気性菌には理想的です

The flow from the sublacustrine springs creates microenvironments

湖底の湧き水からの流れにより 下層の水の中に小さな生態系が生まれます

which feed large aggregates of microorganisms

その水の栄養を得て 微生物のコロニーは拡大していきます

that emerge from the lakebed in strange and otherworldly shapes.

奇妙な別世界が 湖底から現れたようにも見えます

Various anaerobic microorganisms take in the water's sulfate

さまざまな嫌気性微生物が 水の硫酸塩を取り込み

and emit toxic sulfide.

有毒な硫化物を放出します

And at the border of these layers,

さらに 上層と下層の境界には

there’s a thin blanket mainly composed of pink-bodied Chromatium okenii:

体がピンク色のクロマチウム・オケニーで 主に構成される 薄い層があります

a photosynthesizing bacterium that relies on this sulfur

この生物は 硫黄に頼って生きる光合成細菌です

the way most plants rely on oxygen.

一方 他の植物は大抵 酸素に頼って生きています

However, while neither water nor organisms move between the layers,

ただし 水も生物も元々の層を越えて 移動することはないものの

these ecosystems aren’t completely out of touch.

それぞれの生態系が完全に 分離しているわけでもありません

Chromatium okenii live at the top of the bottom layer

クロマチウム・オケニーは できるだけ太陽の近くにいる必要があるので

because they need to be as close to the sun as possible.

下層の中では いちばん上の層に生息しています

But while they never cross into the deadly oxygenated waters,

クロマチウム・オケニーは 酸素を含む危険な上層には行きませんが

they’re close enough that organisms like zooplankton can dive down,

動物プランクトンなどの生物が 水中で少し潜ってそれを食べ

eat them, and get back up.

上層に戻れる程度の 近さにいるのです

In fact, this relationship forms the bottom of the upper layer’s

実は この関係こそが カダーニョ湖の豊かな食物連鎖の

robust food chain

根本原因です

supporting the lake’s legendary fish population.

この湖に集まる魚が昔から大きい理由の 根拠となっています

This unique ecology is more than just a boon for Cadagno’s fishermen.

カダーニョ湖のユニークな生態系を喜ぶのは 釣り人だけではありません

Having access to an isolated anaerobic ecosystem

嫌気性生物の貴重な生態系を 比較的容易に観察できるため

allows scientists to model the world before the Great Oxygen Catastrophe.

科学者は 大酸化イベント以前の世界の モデル化ができます

For example, when Chromatium okenii form their blanket,

例えば クロマチウム・オケニーが層を形成すると

they increase the density of that thin layer of water.

その薄い水の層の密度が高まります

As the water sinks, these microorganisms are forced to swim back up,

すると水が沈むので そうした微生物は 泳ぎ戻らざるを得なくなり

creating a minute mixing of water called bioconvection.

水がわずかに混ざり合います これを「生物対流」といいます

This billions of years old phenomenon might be a clue

この数十億年間の生物の営みにより

to how early life evolved the ability to swim.

太古の生物が泳力について進化した 過程の解明が進むかもしれません

And it’s just one of the many insights that await researchers

カダーニョ湖の不思議な水の研究は まだまだ掘り下げられそうです

studying Cadagno’s mysterious depths.

研究者は今後も多数の知見を得るでしょう