圣卢西亚·马尔韦石窟教堂石质文化遗产中蜡样芽孢杆菌属的普遍性

古老石教堂内部的隐秘世界

造访意大利南部马泰拉的雕岩教堂圣卢西亚·马尔韦时，游客通常被其历经数百年的壁画和戏剧性的洞穴式建筑所吸引。然而，在剥落的颜料和风化的石灰岩下，潜伏着一个繁忙而看不见的细菌世界。本研究为这一隐秘生命打开了一扇窗，显示出几类耐受力强的微生物如何悄然影响这处列入联合国教科文组织名录的古迹——有时威胁其表面，有时则可能在某些条件下帮助保护它。

从悬崖上凿出的石头城市

圣卢西亚·马尔韦属马泰拉著名的岩穴（雕岩）景观的一部分，当地的住宅和教堂直接凿入柔软的石灰岩悬崖。教堂内墙装饰着脆弱的壁画，同时也可见变色、苔藓、藻类及其他劣化迹象。由于建筑完全开凿于岩体之中，阳光直射少且石缝长期渗水，使其为微生物提供了稳定、凉爽且湿润的庇护所。迄今为止，尚无人详细绘制哪些细菌实际寄生于这些内部石面，而了解这些群落对于保护覆盖或侵蚀壁画的过程至关重要。

解读微生物指纹

研究者从两个方向展开工作。首先，他们从教堂内墙的四个点采集了微量刮屑和拭子，并用基于DNA的方法读取每个样品中的细菌“条形码”。这项宏基因组调查显示一种细菌类群占据压倒性优势：厚壁菌门（Bacillota），尤其是属Bacillus。超过99%的基因读取来自该组，只有零星检测到其他细菌。其次，团队在实验室中将样品中的活细菌培养出来，观察其形态、行为和基因序列。共分离并深入研究了七个代表性菌株，结果显示几乎全部属于两大簇的近缘成员：Bacillus cereus 组和 Bacillus licheniformis 组。

相同基因，不同性格

乍看之下，这些居墙的Bacillus菌株在基因上非常相似；在用于鉴定的标准标记基因中，数株序列几乎相同。然而更仔细的检测显示，每个菌株的行为略有不同。科学家测试了它们的运动能力、所利用的营养源、产生的酶类以及能否形成坚韧的休眠芽孢。尽管DNA近似，这些菌株在这些实验中表现出不同的“性格”。这表明石面上寄居着一个基因多样性较窄但功能多样性的群落，能够执行多种不同的化学反应，从而可能影响岩石和壁画随时间的风化和变化。

意外的杀虫剂制造者与人类痕迹

在分离到的菌株中，有两个特别突出：它们在芽孢旁生成微小的蛋白晶体，这是 Bacillus thuringiensis 的典型特征，B. thuringiensis 被广泛用作天然杀虫剂。这些晶体含有能致死某些昆虫幼虫的蛋白，使得在光线较暗、昆虫较少的教堂内部发现此类菌株显得意外。此发现支持这些细菌可能具有替代生活方式的观点，或许与植物或其它生物共生，而不完全依赖昆虫。另一种被分离的物种 Staphylococcus warneri 更常见于人体皮肤的无害常驻菌。它在石面上的出现暗示出由访客留下的微生物“指纹”，表明旅游活动在微观层面上正在悄然重塑教堂的微生物居民。

对保护历史遗产的意义

对于关心参观安全的普通公众，研究结果令人宽慰：墙面上的细菌组合并不表明对游客有严重的健康风险。然而对于修复与保护工作者而言，情况更为复杂。产芽孢的Bacillus物种占优，解释了微生物为何能在严苛的石质环境中顽强存续；它们多样的性状则表明在特定条件下，这些菌既可能促成缓慢的表面损害，也可能通过形成保护性矿物层来稳定石材。通过明确展示哪些微生物存在以及它们的行为，本研究为未来可能利用有益菌、限制有害菌并更好地保护圣卢西亚·马尔韦精细艺术品的策略奠定了必要的基础，帮助将这些作品传承给后代。

引用: 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

关键词: 文化遗产微生物学, 石材生物劣化, 蜡样芽孢杆菌群落, 石窟教堂, 文物生物防护