Występowanie gatunków Bacillus w litycznej spuściźnie kulturowej kościoła rupestre Santa Lucia alle Malve

Ukryty świat wewnątrz starożytnego kamiennego kościoła

Odwiedzający wykuty w skale kościół Santa Lucia alle Malve w Materze na południu Włoch zwykle przyciągani są przez wiekowe freski i dramatyczną, jaskiniopodobną architekturę. Jednak tuż pod łuszczącą się farbą i wietrzejącym wapieniem kryje się tętniący życiem, niewidoczny świat bakterii. To badanie otwiera okno na to ukryte życie, pokazując, jak garstka wytrzymałych mikroorganizmów cicho kształtuje losy tego wpisanego na listę UNESCO zabytku — czasem zagrażając jego powierzchni, innym razem potencjalnie pomagając w jego ochronie.

Kamienne miasto wyrzeźbione w klifie

Santa Lucia alle Malve jest częścią słynnego rupestre (wykuwanego w skale) krajobrazu Matery, gdzie domy i kościoły wydrążono bezpośrednio w miękkich wapiennych klifach. Wnętrza kościoła zdobią delikatne malowidła, ale ściany są też poprzecinane odbarwieniami, mchem, glonami i innymi oznakami degradacji. Ponieważ budowla jest w całości wyrzeźbiona w skale, z niewielkim bezpośrednim nasłonecznieniem i stałą wilgocią przenikającą przez kamień, tworzy stabilne, chłodne i wilgotne schronienie dla mikroorganizmów. Do tej pory nikt nie sporządził szczegółowej mapy, które bakterie faktycznie zamieszkują te wewnętrzne powierzchnie kamienne, mimo że zrozumienie tych społeczności jest kluczowe dla zachowania zdobiących je i czasem niszczących dzieł sztuki.

Odczytywanie mikrobiologicznego odcisku palca

Naukowcy podeszli do problemu z dwóch stron. Najpierw pobrali drobne zdrapy i wymazy z czterech miejsc na wewnętrznych ścianach kościoła i użyli metod opartych na DNA, by odczytać bakteryjne „kody kreskowe” obecne w każdej próbce. Ten metagenomiczny przegląd wykazał przytłaczającą dominację jednej grupy bakterii: Bacillota, a w szczególności rodzaju Bacillus. Ponad 99% odczytów genetycznych należało do tej grupy, przy jedynie rozproszonych wykryciach innych bakterii. Po drugie, zespół hodował żywe bakterie z próbek w laboratorium i badał ich kształty, zachowania oraz sekwencje genetyczne. Wyizolowano i szczegółowo zbadano siedem reprezentatywnych szczepów, ujawniając, że niemal wszystkie były bliskimi krewnymi należącymi do dwóch klastrów: grupy Bacillus cereus i grupy Bacillus licheniformis.

Te same geny, różne osobowości

Na pierwszy rzut oka szczepy Bacillus zamieszkujące ściany wydają się bardzo podobne genetycznie; kilka z nich dzieli niemal identyczne sekwencje w standardowym genie markerowym używanym do identyfikacji. Przy bliższej analizie jednak każdy szczep zachowuje się nieco inaczej. Naukowcy testowali ich zdolność poruszania się, wykorzystywane źródła pokarmu, produkowane enzymy oraz umiejętność tworzenia trwałych, uśpionych spor. Pomimo niemal zgodnego DNA, szczepy wykazały wyraźnie odrębne „osobowości” w tych testach. Sugeruje to, że powierzchnia kamienia gości społeczność wąską pod względem różnorodności genetycznej, lecz bogatą pod względem funkcjonalnym, zdolną do przeprowadzania wielu różnych reakcji chemicznych, które mogą wpływać na starzenie się skały i fresków z upływem czasu.

Niespodziewani zabójcy owadów i ludzkie ślady

Wśród izolowanych szczepów dwa wyróżniały się: wytwarzały maleńkie kryształy białkowe obok swoich spor, co jest cechą charakterystyczną dla Bacillus thuringiensis, bakterii szeroko stosowanej jako naturalny insektycyd. Te kryształy zawierają białka mogące zabijać larwy niektórych owadów, co sprawia, że obecność takich szczepów w przyciemnionym, stosunkowo ubogim w owady wnętrzu kościoła jest zaskakująca. Ich odkrycie wspiera hipotezę, że te bakterie mogą prowadzić alternatywny tryb życia, być może w symbiozie z roślinami lub innymi organizmami, zamiast polegać wyłącznie na owadach. Inny wyizolowany gatunek, Staphylococcus warneri, jest powszechnie znany jako nieszkodliwy rezydent ludzkiej skóry. Jego obecność na powierzchniach kamiennych sugeruje mikrobiologiczny „odcisk palca” pozostawiony przez odwiedzających, pokazując, że turystyka subtelnie przekształca mikroskopijnych mieszkańców kościoła.

Co to oznacza dla ochrony przeszłości

Dla osób niezwiązanych ze specjalistyczną dziedziną, zaniepokojonych bezpieczeństwem wizyty w miejscu, wyniki są uspokajające: mieszanka bakterii na ścianach nie wskazuje na poważne ryzyko zdrowotne dla turystów. Dla konserwatorów obraz jest jednak bardziej złożony. Dominacja formujących spory gatunków Bacillus pomaga wyjaśnić, dlaczego mikroby tak uporczywie utrzymują się w surowym środowisku kamiennym, a ich zróżnicowane cechy sugerują, że mogą one przyczyniać się zarówno do powolnego uszkadzania powierzchni, jak i — w odpowiednich warunkach — do stabilizacji kamienia przez tworzenie ochronnych warstw mineralnych. Pokazując, które dokładnie mikroby są obecne i jak się zachowują, to badanie tworzy niezbędne podstawy do przyszłych strategii, które mogłyby wykorzystać pożyteczne bakterie, ograniczyć szkodliwe i lepiej chronić delikatne dzieła sztuki Santa Lucia alle Malve dla kolejnych pokoleń.

Cytowanie: 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

Słowa kluczowe: mikrobiologia dziedzictwa kulturowego, biodegradacja kamienia, społeczności Bacillus, kościoły wykute w skale, bioprotekcja zabytków