Бактерии, питающиеся грязью, могут спасти бесценные произведения искусства⁠⁠

https://www.popsci.com/science/art-cleaning-bacteria/

И

https://www.nytimes.com/2021/05/30/arts/bacteria-cleaning-mi...

Мы считаем бактерии грязными, но иногда они действительно могут убирать за нами, людьми.

Бактерии сильно недооценены. Эти микробы играют важную роль в самых разных сферах — от сельского хозяйства до производства ароматизаторов, — о чём вы, вероятно, даже не подозревали. В этой серии есть ещё три статьи о бактериальных удобрениях, роли кишечной палочки в биологии и медицинеи микробах, которые производят уксус.

Бактерии и другие крошечные организмы традиционно считались угрозой для произведений искусства. Но небольшое число исследователей в Европе заставляют микробы работать на них. Специализированные микробы воздействуют на всё — от многовековых фресок до масляных картин и массивных стен соборов — в попытке очистить и вернуть первозданную красоту этим объектам культурного наследия.

Совсем недавно, во время карантина из-за коронавируса, команда из Итальянского национального агентства по новым технологиям (ENEA) успешно удалила следы разрушения со знаменитых гробниц семьи Медичи во Флоренции, Италия, украшенных резьбой Микеланджело. Но идея «биоочистки» — использования микроорганизмов для поглощения и удаления загрязнений с поверхности каменных сооружений и произведений искусства — зародилась ещё в 1990-х годах благодаря Джанкарло Раналли.

Раналли работал в Технической комиссии по реставрации в Пизе, Италия, в качестве эксперта по микробиологии, консультируя по вопросам, связанным с микроорганизмами, которые повреждают произведения искусства. В то время группа реставраторов занималась средневековыми фресками в Кампосанто Монументале в городе. Кладбище подверглось бомбардировке во время Второй мировой войны, и оригинальные гипсовые росписи были поспешно сняты кусками с помощью марли и животного клея. После десятилетий безуспешных попыток реставрации команда была полна решимости справиться с тем, что Раналли называет «невыполнимой задачей».

Когда традиционные химические методы очистки фресок оказались неэффективными — изменённые поверхности отталкивали воду, — руководитель проекта обратился к Раналли: «Но вы же, доктор Раналли, разве не можете что-нибудь сделать со своими бактериями?» — вспоминает микробиолог. — На этот, казалось бы, простой вопрос последовал такой же быстрый и незамедлительный ответ. — «Почему бы и нет!»

Фрески в Пизе были покрыты органическими веществами, объясняет Раналли. Это был основной источник питания для микробов, которые уже использовались в лабораториях по всему миру. Что вдвойне важно, неорганические вещества, из которых состоят пигменты на фресках, не представляли интереса для бактерий. Теоретически микробы могли бы избирательно потреблять и удалять органические вещества с поверхности, оставляя пигменты нетронутыми.

Аэробная бактерия Pseudomonas stutzeri, штамм A29, оказалась идеальным кандидатом. Эти организмы проросли сквозь разрушающийся животный клей на фреске Спинелло Аретино «Обращение святого Эфизио и битва» XIV века, успешно восстановив фреску, над восстановлением которой реставраторы бились десятилетиями.

Картины по всему миру постоянно покрываются грязью и копотью из-за циркуляции воздуха, а уличные инсталляции собирают на себя соль, минералы и почву. С тех пор как в 2004 году были опубликованы результаты первого проекта Camposanto Monumentale, Раналли и новое поколение исследователей расширили границы биоочистки, включив в неё больше микробов и объектов культурного наследия.

Картины по всему миру постоянно покрываются грязью и копотью из-за циркуляции воздуха, а уличные инсталляции собирают на себя соль, минералы и почву. С тех пор как в 2004 году были опубликованы результаты первого проекта Camposanto Monumentale, Раналли и новое поколение исследователей расширили границы биоочистки, включив в неё больше микробов и объектов культурного наследия.

Помимо естественного разрушения, вызванного воздействием внешних факторов, предыдущие реставрации, которые не были доведены до конца, могут стать головной болью для других проектов в будущем. Например, Сикстинскую капеллу в XVIIм и XVIIIм веках чистили с помощью вина и хлебных губок (хотя непонятно, зачем именно). Первый проект Раналли, реализованный два десятилетия назад, был связан с остатками животного клея, которые остались после мер по защите фресок. Однако со временем белки, содержащиеся в клее, разрушились, а вместе с ними почти полностью исчезла и картина.

Помимо естественного разрушения, вызванного воздействием внешних факторов, предыдущие реставрации, которые не были доведены до конца, могут стать головной болью для других проектов в будущем. Например, Сикстинскую капеллу в XVIIм и XVIIIм веках чистили с помощью вина и хлебных губок (хотя непонятно, зачем именно). Первый проект Раналли, реализованный два десятилетия назад, был связан с остатками животного клея, которые остались после мер по защите фресок. Однако со временем белки, содержащиеся в клее, разрушились, а вместе с ними почти полностью исчезла и картина.

Из-за наложения друг на друга слоёв, нанесённых в ходе реставрации, проникновение какого-либо одного химического вещества затруднено. Часто несколько загрязнений невозможно удалить с помощью одного и того же растворителя, если только это химическое вещество не настолько агрессивное, что может повредить ценный нижний слой. Кроме того, необходимо соблюдать баланс между количеством растворителя, достаточным для удаления загрязнений, и его количеством, недостаточным для повреждения произведения искусства.

Бактерии предлагают удобное решение: они похожи на крошечные точные механизмы, которые поглощают только то, что реставраторы хотят удалить. Нужно лишь выбрать подходящую бактерию.

Первый шаг — определить состав вещества на произведении искусства, которого там быть не должно. В случае с оригинальным проектом Раналли это был белок казеин, содержащийся в животном клее. В рамках других проектов удалялись все вещества, от минеральных солей до граффити, а на многих поверхностях их было несколько. Исследователи используют высокотехнологичные методы химического анализа, чтобы определить состав вещества

По словам Пилар Бош-Роиг, микробиолога и исследователя в области реставрации культурного наследия в Политехническом университете Валенсии в Испании, как только реставраторы точно определят, что именно они пытаются удалить — будь то клей животного происхождения, минеральные соли или граффити, — у них будет два способа получить подходящую бактерию.

Один из вариантов — выбор из библиотек, содержащих тысячи ранее выделенных и охарактеризованных штаммов, которые были каталогизированы другими исследователями за прошедшие годы. Например, первый выделенный Раналли Pseudomonas stutzeri, штамм A29, за два десятилетия с момента его первого применения использовался и в других случаях, связанных с липким клеем животного происхождения.

Второй вариант — позволить естественному отбору идти своим чередом. Миллиарды бактерий-кандидатов помещаются в контролируемую среду, где они конкурируют за единственный источник питания — целевое загрязняющее вещество. В течение нескольких недель выживают только те, кто может использовать целевую молекулу в качестве источника энергии. Затем бактерии проверяют, чтобы убедиться, что они не вызывают заболеваний и не распространяются за пределы поверхности, на которую были нанесены.

Независимо от метода отбора исследователи тщательно проверяют эффективность выбранной бактерии и определяют оптимальные условия для обработки. Они должны быть абсолютно уверены в том, что микробы не вступают в неожиданную реакцию с какими-либо материалами, из которых изготовлено оригинальное произведение искусства.

После того как бактерия получена, реставраторы могут нанести микробы на небольшие участки с помощью геля — сначала на одно небольшое место, чтобы проверить результат, — и оставить их на срок от нескольких часов до нескольких недель. После обработки гель удаляют, поверхность протирают, а произведение искусства проверяют, чтобы убедиться, что бактерии не остались.

Эффект может быть колоссальным. Бош-Роиг и её команда провели масштабную работу в церкви Сантос-Хуанес в Валенсии, Испания. Настенные росписи были покрыты животным клеем, оставшимся после предыдущих реставраций, из-за чего посетители не могли разглядеть фрески XIV века. Чтобы успешно удалить тёмную корку, Бош-Роиг использовала проверенное средство Раналли Pseudomonas stutzeri.

Многие люди приходили в церковь, смотрели на настенные росписи, и они были чёрными, — вспоминает она. — Теперь, после реставрации, люди возвращаются и говорят: «Ого, это было здесь?» Они никогда не видели церковь такой».

Только в этом году команда Спрокати и их коллеги-реставраторы столкнулись с серьёзной проблемой: разлагающиеся человеческие останки испачкали мрамор, вырезанный Микеланджело, в капелле Медичи во Флоренции, где похоронены многие члены семьи Медичи. Традиционными методами мрамор очистить не удалось, поэтому команда воспользовалась отсутствием посетителей во время пандемии, чтобы тщательно проверить наличие бактерий и провести столь необходимую чистку знаменитых скульптур

Но, несмотря на эти успехи, за последние два десятилетия в области биоочистки не было достигнуто значительных результатов. По словам Бош-Ройг, лишь немногие учреждения обладают необходимым сочетанием заинтересованности, потребности и финансирования для инвестирования в специализированные биологические системы. Раналли признаёт, что сфера исследований зачастую далека от реального мира реставрации произведений искусства, и подчёркивает необходимость сотрудничества между учёными и искусствоведами.

Спрокати согласна с тем, что такое партнёрство является необходимой частью процесса биоочистки. «Взаимное доверие заслуживает самого почётного места, — говорит она. — Без него невозможно было бы объединить реставрацию, изучение, анализ, знания, опыт, методы и науку, чтобы вернуть гармонию и красоту скульптурам Микеланджело».

Вероятно специально подобранные бактерии можно использовать и для очистки фасадов многоэтажных и многоквартирных домов - тех же хрущёвок, а так же исторических зданий.

Скорее всего это будет гораздо дешевле обычных способов очистки - в питательной среде бактерии размножаются сами, а для нанесения на фасад здания можно использовать приборы для механизированной покраски или дроны.