Voorkomen van Bacillus‑soorten in het lithische cultureel erfgoed van de rupestre kerk Santa Lucia alle Malve

Een verborgen wereld in een oude stenen kerk

Bezoekers van de in de rots uitgehakte kerk Santa Lucia alle Malve in Matera, zuidelijk Italië, worden doorgaans aangetrokken door de eeuwenoude fresco’s en de dramatische grotachtige architectuur. Toch, net onder de afbladderende verf en verweerde kalksteen, schuilt een drukke, onzichtbare wereld van bacteriën. Deze studie opent een venster op dat verborgen leven en laat zien hoe een handvol taaie microben stilletjes het lot van dit door UNESCO erkende monument mede bepaalt—soms bedreigend voor het oppervlak, soms mogelijk behulpzaam bij de bescherming ervan.

Een stenen stad uitgehouwen uit een klif

Santa Lucia alle Malve maakt deel uit van Matera’s beroemde rupestre (in de rots uitgehouwen) landschap, waar woningen en kerken rechtstreeks in zachte kalksteenkliffen zijn uitgegraven. De binnenmuren van de kerk zijn versierd met kwetsbare schilderingen, maar zijn ook gestreept met verkleuringen, mos, algen en andere tekenen van verval. Omdat het gebouw volledig in de rots is uitgehouwen, met weinig direct zonlicht en aanhoudend vocht dat door de steen sijpelt, biedt het een stabiele, koele, vochtige schuilplaats voor micro-organismen. Tot nu toe had nog niemand in detail in kaart gebracht welke bacteriën precies op deze binnenste steenoppervlakken leven, hoewel het begrijpen van deze gemeenschappen essentieel is voor het behoud van de kunstwerken die zij bedekken en soms aantasten.

Het lezen van het microbiële vingerafdruk

De onderzoekers benaderden het probleem vanuit twee hoeken. Eerst verzamelden ze kleine schraapsels en swabs van vier plekken op de binnenmuren van de kerk en gebruikten DNA‑gebaseerde methoden om de bacteriële “barcodes” in elk monster te lezen. Dit metagenomische onderzoek toonde een overweldigende dominantie van één bacteriegroep: Bacillota, en in het bijzonder het geslacht Bacillus. Meer dan 99% van de genetische reads behoorde tot deze groep, met slechts een verspreiding van andere bacteriën. Ten tweede kweekte het team levende bacteriën uit de monsters in het laboratorium en onderzocht hun vormen, gedrag en genetische sequenties. Ze isoleerden en bestudeerden zeven representatieve stammen in detail, wat aantoonde dat vrijwel alle stammen nauwe verwanten waren binnen twee clusters: de Bacillus cereus-groep en de Bacillus licheniformis-groep.

Zelfde genen, verschillende persoonlijkheden

Op het eerste gezicht lijken deze muurbewonende Bacillus-stammen erg vergelijkbaar op genetisch vlak; verschillende delen bijna identieke sequenties in een standaard markergen dat voor identificatie wordt gebruikt. Bij nadere inspectie gedraagt echter elke stam zich net iets anders. De wetenschappers testten hoe ze zich verplaatsen, welke voedselbronnen ze gebruiken, welke enzymen ze produceren en of ze harde, rustende sporen kunnen vormen. Ondanks hun vrijwel identieke DNA toonden de stammen onderscheidende “persoonlijkheden” in deze proeven. Dit suggereert dat het steenoppervlak een gemeenschap herbergt die genetisch smal is maar rijk aan functionele diversiteit, en in staat is vele verschillende chemische reacties uit te voeren die kunnen beïnvloeden hoe de steen en fresco’s in de loop van de tijd verouderen.

Onverwachte insectendoders en menselijke sporen

Onder de isolaten vielen er twee op: ze produceerden kleine eiwitkristallen naast hun sporen, een kenmerk van Bacillus thuringiensis, een bacterie die veel wordt gebruikt als natuurlijk insecticide. Deze kristallen bevatten eiwitten die bepaalde insectenlarven kunnen doden, wat de aanwezigheid van dergelijke stammen in een schemerige, relatief insectarme kerkinterieur verrassend maakt. Hun ontdekking ondersteunt het idee dat deze bacteriën alternatieve levenswijzen kunnen hebben, mogelijk in samenwerking met planten of andere organismen in plaats van uitsluitend op insecten te vertrouwen. Een andere geïsoleerde soort, Staphylococcus warneri, is beter bekend als een onschadelijke bewoner van de menselijke huid. Het verschijnen ervan op de steenoppervlakken wijst op een microbiële “vingerafdruk” achtergelaten door bezoekers, en laat zien dat toerisme subtiel de microscopische bewoners van de kerk hervormt.

Wat dit betekent voor het beschermen van het verleden

Voor niet‑specialisten die zich zorgen maken over de veiligheid van een bezoek aan de locatie zijn de bevindingen geruststellend: de bacteriële samenstelling op de muren duidt niet op ernstige gezondheidsrisico’s voor toeristen. Voor conservatoren is het beeld echter complexer. De dominantie van sporenvormende Bacillus-soorten helpt verklaren waarom microben zich zo hardnekkig handhaven in de harde steenomgeving, en hun uiteenlopende eigenschappen suggereren dat ze ofwel kunnen bijdragen aan langzame oppervlaktebeschadiging of, onder de juiste omstandigheden, kunnen helpen de steen te stabiliseren door beschermende minerale lagen te vormen. Door precies aan te geven welke microben aanwezig zijn en hoe ze zich gedragen, legt deze studie essentieel fundament voor toekomstige strategieën die nuttige bacteriën kunnen inzetten, schadelijke beperken en de kwetsbare kunstwerken van Santa Lucia alle Malve beter kunnen beschermen voor komende generaties.

Bronvermelding: Santacroce, M., Baranek, J., Adamski, Z. et al. Prevalence of Bacillus species in the lytic cultural heritage of Santa Lucia alle Malve Rupestrian Church. Sci Rep 16, 12992 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41655-4

Trefwoorden: microbiologie van cultureel erfgoed, biodeterioratie van steen, Bacillus‑gemeenschappen, rupestre kerken, biobescherming van monumenten