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シカゴ沖に漂着した南米の貨物船から、6体の惨殺死体が発見された。同じ頃、シカゴ歴史博物館に南米へ調査に行ったホイットニー（ルイス・ヴァン・ベルゲン）から2つの木箱が届いた。1つは“世界の迷信展”のために送られたゼンゼラ族の神獣レリックの石像。もう1つには、クッション代わりに敷き詰められた木の葉以外には何も入ってなかった。博物館勤務の進化生物学者のマーゴ・グリーン（ペネロープ・アン・ミラー）は、その葉に付いたカビ状の胞子を分析のために保存する。その夜、博物館の警備員フォードが何者かに惨殺された。ズウィージク監察医（オードラ・リンドレイ）の検死解剖の結果、奇妙なことに損壊した頭部からは脳下垂体と視床部が失われていることが判明。シカゴ市警のダガスタ警部補（トム・サイズモア）は、船の死体と酷似した結果に胸騒ぎを覚える。翌日、博物館ではカスバート博士（リンダ・ハント）以下の職員が、夜に開かれるパーティの準備に追われていた。市長や有力な後援者ブレイズデイル夫妻を招くこのパーティは、助成金獲得のためにも重要な催しだった。警察は全力を挙げて館内を捜索、地下で前科のあるホームレスの男を発見し、射殺した。だが、事件は人間の仕業とは思えないダガスタは疑念を拭えない。一方、マーゴはあの葉のサンプルを食べて巨大化した甲虫に遭遇し、そのＤＮＡを分析すると、そこに甲虫とヤモリの遺伝子が混在しているのを発見する。その頃、ダガスタは市長の命令でやむなくパーティを開くことを許可し、パーティ会場以外の施設を閉鎖する。警察犬を使って捜索を続けた彼らは、地下坑道で何者かの巨大な影に遭遇した。急いで会場から参加者の非難を命じるが、時既に遅く、セキュリティ・システムが暴走を始めて防火扉が封鎖され、人々は閉じ込められてしまった。そこへ姿を現した怪物が怪力で鉄の扉を壊して彼らを襲い、1人また1人と犠牲者が増えていく。ダガスタは研究棟に閉じ込められたマーゴたちと出会い、フロック博士（ジェームズ・ホイットモア）から、怪物を生んだのはカリスト効果だと聞かされる。ゼンゼラ族は古代から例のカビ＝未知の寄生生命体を使い、一種のバイオ兵器として使用したという。その結果、様々な生物の遺伝子を取り込んだ怪物＝コソガに進化したというのだ。その弱点を探るうち、驚くべきことに怪物のＤＮＡには人間、すなわち南米で失踪したホイットニーのＤＮＡが含まれていることが判明。ブレイズデイル夫妻やマーゴの同僚グレッグ（チー・ムオイ・ロー）も犠牲となり、マーゴとダガスタは怪物の目を逸らしているうちに市長ら生き残った人々を坑道から外へ逃がそうとするが、コソガは超低温の攻撃にも耐えた。マーゴは1対1でコソガと対決し、爆薬を調合して怪物に放つ。怪物は猛火に包まれ、やがて爆死した。