作者:金凤 来源:科技日报 发布时间:2022/3/31 9:19:13
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“问诊”中华东汉第一墓,专家查明白色菌斑真面目——
放线菌“登堂入室” 打虎亭汉墓微生物爆发

 

打虎亭汉墓地宫中保存的《宴饮百戏图》和《豆腐制作图》等画像石刻,详细记录了东汉时期人们的衣食住行,在中国考古和美术史上具有极高的地位。

然而,近年来打虎亭汉墓墓室墙壁上爆发白色菌斑。这些白斑是什么,它们来自哪里,是如何进入墓室的,又是如何在这里“定居”“繁衍”的,一直困扰着科研工作者。

2020年起,在科技部“十三五”重点研发项目“墓葬壁画原位保护关键技术研究”项目资助下,敦煌研究院、东南大学、中国科学院南京土壤研究所(以下简称土壤所)联合国内外多家研究单位,结合野外调查、扩增子和宏基因组测序、菌株生理生化鉴定和生物交互实验开展研究。

近日,刊发于《美国科学院院刊》上的一篇“亮点文章”,公布了该团队的最新研究发现:打虎亭汉墓内的温湿度稳定的黑暗环境,吸引弹尾跳虫携带放线菌进入到地下墓室,而放线菌在墓室内又大量繁殖,让墓室墙壁“菌迹斑斑”。

“这是国内外首次在文保微生物领域应用的生态学理论研究。”3月30日,冯有智接受科技日报记者采访时说。

作为论文的共同通讯作者,冯有智至今仍记得2020年7月初次为打虎亭汉墓“问诊”的画面,“当时墓室壁画和墙壁上已经长满了白色菌斑。”他回忆,团队先后采集壁画上的白斑、墓室周边的土壤样品,并测量细菌和真核微生物群落差异和共性,随后发现墓室内的微生物主要由放线菌和弹尾跳虫主导,并来自周边土壤。

“通过监测了半年内的墓室内水分和温度变化,发现温湿度稳定的黑暗环境,吸引了周边土壤中的弹尾跳虫入住。”冯有智介绍,弹尾跳虫是一种原始昆虫,广泛分布于全世界各种土壤和落叶层中,进入墓室后,它们会在砖石下栖身,更重要的是,弹尾跳虫还带来了一位“闺蜜”——放线菌。

“放线菌是一类主要呈菌丝状生长和以孢子繁殖的原核生物。弹尾跳虫与放线菌是互利共生的。”冯有智说,放线菌会释放信号分子土臭素,吸引弹尾跳虫来捕食,以增加自身的扩散能力;作为回报,放线菌产生的抗生素还可以提高弹尾跳虫对病原微生物的抵抗力。

放线菌“登堂入室”后,开始在墓室里营造自己的地下王国。论文的第一作者、土壤所博士生刘文静介绍,放线菌有较强的大分子底物代谢能力,这让它们相较于其他细菌,更容易在墓室墙壁或者壁画上定殖、生长。同时,它们能产生多种抗菌类物质,从而抑制其他细菌生长。而放线菌一旦在地下墓室繁殖,会持续释放土臭素,吸引更多的弹尾跳虫携带更多的放线菌进入,最终导致了打虎亭汉墓微生物的爆发。

“在人类已发现的墓室和地下空穴中,此类白色菌斑普遍存在,例如法国的拉斯科洞窟壁画、西班牙的阿尔塔米拉洞窟壁画。”冯有智说,此次的研究表明,微生物物种互利和竞争等生态过程的协同是墓葬、洞窟等地下文化遗址的微生物组来源、迁入、定殖和爆发的重要途径之一。

他认为,结合前人在微生物学和环境微生物学上的认知,将有利于科学家们了解、制定和实施有效的文保措施。

 
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