嗜污细菌可以拯救珍贵的艺术品

细菌被严重低估了。从农业到调味品，这些微生物在某些方面都至关重要，而你可能甚至没有意识到这一点。本系列中还有另外三篇关于细菌肥料、大肠杆菌在生物学和医学中的作用以及制造醋的微生物的故事。

传统上，细菌和其他微生物被视为对艺术的威胁。但欧洲的少数研究人员正在让微生物为他们服务。他们把专门的微生物放在各种物体上，从百年历史的壁画到油画，再到巨大的大教堂墙壁，所有这些都是为了清理和恢复这些文化遗产的原有辉煌。

最近，在新冠疫情封锁期间，意大利国家新技术局 (ENEA) 的一个团队成功清除了位于意大利佛罗伦萨的著名米开朗基罗雕刻的美第奇家族墓穴中的腐烂物。但这种“生物清洁”理念的最早应用——利用微生物消耗和清除石雕和艺术品表面的碎屑——源自 1990 年代的吉安卡洛·拉纳利 (Giancarlo Ranalli)。

拉纳利当时在意大利比萨的修复技术委员会工作，担任微生物学专家，负责研究破坏艺术品的微生物。当时，一队修复人员正在镇上的 Camposanto Monumentale 修复中世纪壁画。这座墓地在二战期间遭到轰炸，原始的石膏画被用纱布和动物胶匆忙地分成几块。经过数十年的失败修复策略后，该团队决心完成拉纳利所说的“不可能完成的任务”。

当传统的化学方法对壁画清洗无效时（变质的表面会排斥水），项目负责人向拉纳利求助：“‘但是，拉纳利博士，您不能对您的细菌做些什么吗？’这位微生物学家回忆道。对于这个看似简单的问题，同样快速而直接的答案是‘为什么不呢！’”

拉纳利解释说，比萨壁画上覆盖着有机物，这是世界各地实验室中微生物的主要食物来源。更重要的是，构成壁画颜料的无机物质对细菌毫无吸引力。理论上，微生物会选择性地消耗和去除有机表面变化，而不会影响颜料。

需氧细菌假单胞菌（菌株A29）最终成为完美的候选者；这种细菌直接侵蚀了斯皮内洛阿雷蒂诺 14 世纪创作的《圣埃菲西奥与巴特尔改建记》上正在腐烂的动物胶，成功修复了这幅困扰修复者数十年的壁画。

世界各地的画作不断积累着空气中的灰尘和污垢，户外装置则收集盐、矿物质和土壤。自 2004 年第一个 Camposanto Monumentale 项目的结果发布以来，Ranalli 和新一代研究人员不断突破生物清洁的界限，将更多的微生物和更多的文化遗产纳入其中。

除了暴露在外界环境中造成的自然损坏之外，之前未能完成的修复工作也可能给以后的其他项目带来麻烦。例如，西斯廷教堂曾在¹⁷和¹⁸世纪使用葡萄酒和面包海绵进行清洁（尽管具体原因尚不清楚）。二十年前，拉纳利的第一个项目处理了保护壁画时留下的动物胶残留物。然而，随着时间的推移，胶水中的蛋白质逐渐变质，几乎连同艺术品一起被毁。

过去修复的层层交叠使得任何单一化学品都难以渗透。使用同一种溶剂通常无法去除多种污染物——除非该化学品非常刺激，有损坏珍贵底层的风险。除此之外，还需要在施加足够的溶剂以去除污垢与不施加过多溶剂以损坏艺术品之间取得平衡。

细菌提供了一种便捷的解决方案：它们就像微型、精密的机器，只会吃掉修复者想要消除的东西。这只是选择正确的那个的问题。

第一步是确定艺术品上不该有的物质的成分。在拉纳利最初的项目中，这种物质是动物胶中的酪蛋白。其他项目已经去除了从矿物盐到涂鸦等各种物质，许多表面不止一种物质。研究人员依靠高科技化学分析技术来分析目标的身份。

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西班牙瓦伦西亚理工大学的微生物学家和文化遗产修复研究员皮拉尔·博世-罗伊格说，一旦修复者确切知道他们要去除的东西——无论是动物胶、矿物盐还是涂鸦——就有两种方法可以获得兼容的细菌。

一种选择是从其他研究人员多年来编目的数千种以前分离和鉴定过的菌株库中进行选择。例如，Ranalli 的首创假单胞菌A29 菌株自首次使用以来，已在二十年内应用于其他粘性动物胶的情况。

第二种选择是让自然选择顺其自然。数十亿细菌候选者被放置在受控环境中，并争夺单一的食物来源：目标污染物。在几周的时间里，只有少数能够使用目标分子作为燃料的细菌才能存活下来。然后对这些细菌进行审查，以确保它们不会引起疾病，并且不会扩散到它们所应用的表面之外。

无论选择哪种方法，研究人员都会严格测试所选细菌的效率并确定最佳处理条件。他们必须绝对确定微生物不会意外地与原始艺术品中的任何材料发生相互作用。

一旦有了细菌，修复者就可以将微生物涂在小凝胶包中——一开始只涂一小块，以进行测试——然后让它们静置几个小时到几周。处理后，将凝胶剥去，擦去表面，然后对艺术品进行测试，以确保没有细菌残留。

影响可能是巨大的。博世-罗伊格和她的团队对西班牙瓦伦西亚的圣胡安内斯教堂进行了大量的工作。壁画上覆盖着以前修复时留下的动物胶，这遮住了游客对 14 世纪壁画的视线。为了成功去除黑色外壳，博世-罗伊格利用了拉纳利久经考验的斯图茨假单胞菌。

“很多人会去教堂参观，他们会看墙上的画，那些画都是黑色的，”她回忆道。“现在，人们在清理后回来，会说‘哇，那是这里吗？’他们从来没有见过这样的教堂。”

就在今年，斯普罗卡蒂的团队和他们的修复合作者解决了佛罗伦萨美第奇教堂中米开朗基罗雕刻的大理石上腐烂的人类遗骸染色的难题，该教堂埋葬着米开朗基罗家族的许多成员。由于无法用传统方法清洁，该团队利用疫情期间游客稀少的机会仔细测试了细菌，并对这些著名的雕塑进行了急需的擦洗。

但尽管取得了这些成功，生物清洁领域在过去二十年中却未能取得巨大进步。博世-罗伊格表示，很少有机构能够将兴趣、需求和资金完美结合，投资于专门的生物系统。拉纳利承认，该研究领域往往与艺术品修复的现实世界相距甚远，这强调了科学家和艺术史学家之间合作的必要性。

Sprocati 同意这种合作关系是生物清洁的必要组成部分。“相互信任值得重视，”她说。“没有这种信任，就无法实现修复、研究、分析、知识、经验、方法和科学的融合，从而恢复米开朗基罗雕塑的和谐之美。”