以其人之道还治其人之身！科学家利用微生物对历史画作进行保护

自从有了文物之后，人们就开始担心真菌等微生物对文物的影响。

事实上，微生物学这整个科学学科都是从一种破坏文物的真菌开始的。英国博学家罗伯特·胡克(Robert Hooke)在1665年出版的《微观记录》(Micrographia)一书中描绘了一个长在细茎上的“花园”。这是已知的对微生物的第一次描绘，描绘展示了一种真菌的繁殖结构(这种真菌在一本书的皮封面上被发现，当时被称为是“一个毛茸茸的霉菌小斑点”)。

然而令人惊讶的是现代微生物学在保护人类最珍贵的文化遗产方面却没有发挥多大作用。这些文物包括那些挂在世界各地大型博物馆墙上的画架绘画，通常是布面油画。周三发表在《公共科学图书馆·综合》上的一项新研究旨在改变这一现状，并提出利用微生物本身来防止微生物损害。

意大利费拉拉大学(University of Ferrara)的一个研究小组研究了一幅有500年历史的画作，名为《圣母加冕》(Coronation of the Virgin Mary)，作者是早期巴洛克艺术家卡洛·博诺尼(Carlo Bononi)，这是博诺尼的杰作，并为他赢得了人们的赞扬。这幅直径9英尺的圆形作品被画在画布上，然后直接挂在了费拉拉所在的瓦多社区圣玛利亚大教堂的天花板。但2012年的一场地震把这幅画从中间撕了开来，人们不得不将其拆除，在拆除下来之后，人们发现由于圆顶受到昆虫、老鼠和鸽子活动的污染，画作已经受到圆顶污染的进一步伤害。

画作的修复工作按常规进行。但在这一过程中，临床微生物学家伊丽莎白·卡塞利(Elisabetta Caselli)和她的合著者用无菌棉签轻轻擦拭了画作的前后，然后在无菌试管和皮氏培养皿中培养收集到的微生物样本。他们发现葡萄球菌和芽孢杆菌，以及曲霉菌、青霉和其他丝状真菌在这幅画上繁殖非常旺盛。知道了要应对的污染是什么帮助了修复家兼合著者Fabio Bevilacqua，他在修复画作的过程中选择了使用化学杀菌剂来去除这些微生物。

然而，使用这样的杀菌剂也是有问题的，因为它们对与它们一起工作的人可能是有毒的。微生物群落也趋于高度多样化，一种可以杀死一种微生物的化学物质会不经意间为抵抗力更强的邻近物种提供更多的栖息地，这些物种的抵抗力更强，潜在的破坏性也更大。例如，2001年，文物保护人员开始使用化学杀菌剂对法国西南部拉斯科洞穴(Lascaux Caves)壮观的壁画进行强化处理，以控制一种白色真菌的生长。据估计，这些壁画已有2万年的历史。但意想不到的是，一种以前不为人知的真菌物种——茶色锥虫(Ochroconis lascauxensis)在壁画经过处理之后突然繁盛起来，使油漆表面布满了黑色霉菌。

在这项新的研究中，卡塞利和她的合著者想知道，与其在无意中为其他微生物提供新的栖息地，如果用有益的微生物来占据栖息地，从而排挤有害的微生物会怎样?他们将画作中的微生物样本放在培养皿中(放有生长介质)，然后加入一种此前在医院主要用于防止细菌和真菌生长的天然化合物，这种天然化合物的活性成分是三种芽孢杆菌，这些芽孢杆菌“能够通过竞争性拮抗和同时产生抗菌化合物来对抗细菌和真菌的生长，”卡塞利说，“使用活芽孢杆菌而不是杀菌剂的优点是它们会在处理过的表面定居，”她指出并解释说，这些微生物会取代并逐渐消除污染物，重新改变画作的微生物群落，防止再被其他细菌殖民。她补充说，测试产生了“令人鼓舞的初步结果”。但研究人员还需要对各种艺术材料和绘画碎片进行进一步的测试，以证实这种技术不会“对绘画表面造成任何损伤”。

微生物和其他基于生物的方法在其他艺术保护领域的应用比画架绘画要简单得多。例如，画作修复公司目前会使用某些种类的细菌从文件中去除动物胶或从建筑和雕塑中去除镶嵌污染。葡萄牙天主教大学(Catholic University of Portugal)的微生物学家帕特里夏·莫雷拉(Patricia Moreira)目前正在试验一种从虾的外骨骼中提取的抗菌纳米薄膜，预计将于明年晚些时候将其用于保护波尔图市的公共雕塑。

但画架绘画，尤其是在画布上的绘画则更具挑战性。西班牙穆尔西亚大学(University of Murcia)的法蒂玛•莫拉莱斯•马林(Fatima Morales Marin)与其他作者共同撰写了一份2017年关于油画生物退化的研究报告，他表示：“画布绘画的问题在于在一个小区域里，可能会有10种不同的材料，有机的和无机的都在一起。”一幅画可能支持不同种类的微生物，这取决于：画布的背面是亚麻，大麻还是棉花;它覆盖着一层薄薄的动物胶还是亚麻油;画作本身的颜料包括天然材料，如红紫胶(由昆虫或植物制成)还是红黄土。

来自特拉华州的克里斯汀·德盖塔尔迪(Kristin deGhetaldi)是一位专注于修复飓风损毁的画作的修复家，她没有参与这项新研究，但她认为这是值得谨慎的一个理由。卡塞利可能“发现了抑制有害微生物生长的潜力——但这意味着你现在必须在画作上添加额外的材料，”德盖塔尔迪说。“但我们从过去的经验中学到，当我们在绘画上喷涂新的清漆或在裂缝中注入新的化合物时，我们必须非常小心。”谁知道会有什么副作用呢?或者颜料和材料会发生什么相互作用呢?”

塞维利亚大学(University of Seville)的绘画教授费尔南多·波亚托斯也没有参与这项研究，但他同样认为需要对各种艺术材料进行广泛的进一步研究。他认为这项新的研究应该采用基因方法来更彻底地描述微生物群落的特征。(卡塞利回答说，在这种情况下她避免了基因分析，因为它“不能区分活的和死的微生物细胞，而我们的研究目的是分离所有活的、可培养的微生物，以测试它们对这种芽孢杆菌化合物的易感性”。)波亚托斯补充说：“最好的抗生物剂是预防，保持油漆处于良好的环境条件下并适当控制湿度。”

然而，博诺尼修复后的《圣母加冕》现在又回到了它所属的圣玛利亚大教堂。卡塞利的研究表明，画作也许有一天会以更好的微生物群形式得到保护。