细菌被严重低估了。从农业到食品调味，这些微生物的重要性远超你的想象。本系列还有另外三篇文章，分别介绍 固氮细菌、大肠杆菌在生物学和医学中的作用 以及 酿造醋的微生物。
传统上，细菌和其他微小生物被视为艺术品的威胁。但在欧洲，少数研究人员正让这些微生物为他们服务。专门的微生物已被用于修复从百年壁画、油画到巨大的教堂墙壁等各种物品，目的是清洁和恢复这些文化遗产的原有光彩。
最近，在冠状病毒封锁期间，意大利国家新能源技术与可持续发展局 (ENEA) 的一个团队成功地清除了意大利佛罗伦萨美第奇家族米开朗琪罗雕刻的著名墓穴上的污垢。但“生物清洁”——即利用微生物消耗并清除石材和艺术品表面的碎片——这一概念最早的应用可以追溯到 20 世纪 90 年代，由 Giancarlo Ranalli 提出。
Ranalli 当时在意大利比萨的技术修复委员会担任微生物学专家，就破坏艺术品的微生物提供咨询。那时，一个修复团队正在修复该镇 Camposanto Monumentale 的中世纪壁画。该墓地在二战期间遭到轰炸，原始的石膏壁画被匆忙地用纱布和动物胶碎片移除。经过几十年的修复策略都不成功，团队下定决心要完成 Ranalli 所说的“不可能的任务”。
当传统的化学清洁方法被证明无效——改变的表面会排斥水——项目负责人转向了 Ranalli：“‘但 Ranalli 博士，你不能用你的这些虫子做些什么吗？’这位微生物学家回忆道。‘对于这个看似简单的问题，得到了一个同样快速而直接的回答：“为什么不呢！”’”
Ranalli 解释说，比萨壁画表面覆盖着有机物，这是世界各地实验室中微生物的主要食物来源。同样重要的是，构成壁画颜料的无机物质对细菌来说毫无吸引力。理论上，这些微生物将选择性地消耗和清除表面的有机变化，而不会触及颜料。
好氧细菌枯草芽孢杆菌 A29 菌株最终被证明是完美的候选者；这些生物吞噬了 Spinello Aretino 14 世纪的《埃菲西奥归化》和《战斗》壁画上正在恶化的动物胶，成功修复了一幅让修复师困扰了几十年的壁画。
世界各地的绘画作品由于空气流通而不断积聚污垢和灰尘，户外装置则会收集盐、矿物质和土壤。自 2004 年第一个 Camposanto Monumentale 项目的成果发表以来，Ranalli 和新一代研究人员将生物清洁的界限推向了包括更多微生物和更多文化遗产场地。
除了暴露在外部世界带来的自然侵蚀外，之前未完成的修复工作也会给后期的项目带来麻烦。例如，西斯廷教堂曾在 17 世纪和 18 世纪用葡萄酒和面包制成的海绵进行过清洁（尽管具体原因尚不清楚）。Ranalli 20 年前的第一个项目处理的是壁画保护过程中留下的动物胶残留物。但随着时间的推移，胶中的蛋白质开始分解，几乎连同艺术品一起被毁坏。
过去修复工作的重叠层使得任何单一的化学品都难以穿透。多种污染物通常无法用同一种溶剂去除——除非该化学品过于剧烈，有损坏底层珍贵艺术品的风险。除此之外，还需要在施加足够量的溶剂以去除污垢和不过量导致艺术品损坏之间取得平衡。
细菌提供了一个便捷的解决方案：它们就像微小而精确的机器，只会吃掉修复师想要清除的东西。关键在于选择合适的细菌。
第一步是确定艺术品上不该存在物质的成分。在 Ranalli 最初的项目中，它是动物胶中的蛋白质酪蛋白。其他项目则清除了从矿物质盐到涂鸦的各种物质，许多表面都存在多种污染物。研究人员依靠高科技化学分析技术来解析目标物的身份。
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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 Pilar Bosch-Roig 表示，一旦修复师确切知道他们要去除什么——无论是动物胶、矿物质盐还是涂鸦——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分类和表征的数千个已分离菌株库中进行选择。例如，Ranalli 最初使用的枯草芽孢杆菌 A29 菌株，在过去二十年中，已被应用于其他类似动物胶粘连的情况。
第二种选择是让自然选择发挥作用。将数十亿个细菌候选者置于受控环境中，并让它们争夺唯一的食物来源：目标污染物。在几周内，只有少数能够利用目标分子作为燃料的细菌才能生存下来。然后对这些细菌进行审查，以确保它们不会引起疾病，也不会扩散到它们被应用的表面之外。
无论采用哪种选择方法，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与原始艺术品中的任何材料意外发生相互作用。
一旦选定了细菌，修复师就可以将这些微生物以小凝胶包的形式应用——起初只是一个小点进行测试——然后让它们放置几小时到几周不等。处理后，将凝胶剥离，擦拭表面，然后对艺术品进行测试，以确保没有细菌残留。
其影响可能巨大。Bosch-Roig 和她的团队 在西班牙瓦伦西亚的圣胡安教堂 进行了广泛的研究。教堂的壁画上覆盖着前几次修复留下的动物胶，这使得游客难以看到 14 世纪的壁画。为了成功清除深色的结块，Bosch-Roig 利用了 Ranalli 经过验证的枯草芽孢杆菌。
“很多人参观教堂时，他们会看壁画，它们是黑色的，”她回忆道。“现在，人们在清洁后又回来了，说‘哇，这是在这里的？’他们从未见过教堂是这样的。”
就在今年，Sprocati 的团队和他们的修复合作者解决了佛罗伦萨美第奇礼拜堂米开朗琪罗雕刻的大理石上因腐烂遗体造成的污渍问题，那里安葬着许多家族成员。这些污渍传统方法无法清理，团队利用了疫情期间游客稀少的机会，小心地测试了细菌，为这些著名的雕塑进行了急需的清洁。
但尽管取得了这些成功，生物清洁领域在过去二十年里并未取得巨大进展。Bosch-Roig 表示，很少有机构拥有合适的兴趣、需求和资金组合来投资专门的生物系统。Ranalli 承认，这个研究领域常常远离艺术修复的实际世界，强调了科学家和艺术史学家之间合作的必要性。
Sprocati 同意，此类伙伴关系是生物清洁的必要组成部分。“相互信任值得获得荣誉，”她说。“否则，修复、研究、分析、知识、经验、方法和科学的融合，以恢复米开朗琪罗雕塑之美的和谐，就无法实现。”
