Umelecké diela, pozostatky našich slávnych predkov aj písomné dokumenty – svedkovia dávnej minulosti – potrebujú ochranu pred neviditeľným nepriateľom. Mikroorganizmy a plesne môžu zničiť poklady nášho kultúrneho dedičstva. Sú však zodpovedné aj za charakteristické chute našich potravín, ako sú vína či syry.
Vedecký tím Laboratória environmentálnej a potravinovej mikrobiológie pôsobiaci v Ústave molekulárnej biológie SAV v Bratislave je prvým a zatiaľ jediným laboratóriom na Slovensku, v ktorom študujú mikroorganizmy ohrozujúce umelecké diela. Ide o množstvo umeleckých a historických materiálov – kameň, fresky, drevo, papier, pergamen, textil, fotografie a syntetické polyméry. Pri svojej práci v laboratóriu skúmajú mikrobiálne komunity zapríčiňujúce biodeterioráciu nášho kultúrneho dedičstva (nežiaducu zmenu v materiáli spôsobenú činnosťou organizmov) a tiež mikroorganizmy zodpovedné za kvalitu tradičných slovenských potravín.
Záchrana pokladov našej histórie
Kultúrne dedičstvo hovorí o našej identite ako Slovákov, ale aj ako Európanov. Pamiatky, ktoré sa dedia z generácie na generáciu, je potrebné chrániť. Záchrana kultúrneho dedičstva však nie je len o udržiavaní kamenných stavieb, ale aj o starostlivosti o množstvo predmetov z rozmanitých materiálov nachádzajúcich sa okolo nás alebo uložených v galériách, archívoch, múzeách a knižniciach. Historické predmety kultúrneho dedičstva, ako sú sochy, oltáre, pergameny, knihy, múmie, pozostávajú aj z rôznych polymérnych látok ako epoxidy, celulóza, lignín, kolagén alebo keratín a môžu byť degradované mnohými druhmi mikroorganizmov. Biodeterioráciu (poškodenie materiálu živými organizmami) spôsobujú baktérie, archea (veľmi stará skupina jednobunkových organizmov, charakteristická tým, že žije v extrémnych prírodných podmienkach), huby a lišajníky, ako aj rastliny a hmyzí škodcovia, nachádzajúci sa na nástenných maľbách v kostoloch, jaskyniach, katakombách, na rôznych architektonických povrchoch a kamenných pamiatkach vo vonkajšom prostredí. Huby a baktérie dokážu deštruovať aj historické obrazy, šaty, keramiku, múmie, knihy a rukopisy. To platí aj pre umelecké predmety vytvorené z moderných materiálov.
Degradácia papiera
Mikroorganizmy poškodzujú umelecké predmety svojím metabolizmom. Ich enzýmy rozkladajú vzácne historické predmety a typickým príkladom sú celulázy rozkladajúce papier. Ich pôsobenie na papier môže mať za následok zmenu farby a fyzikálno-chemických vlastností papiera všeobecne, čo vedie k nenahraditeľným stratám. K napadnutiu kníh mikroskopickými vláknitými hubami (plesňami) dochádza obvykle pri ich skladovaní v nevhodných podmienkach. Pokiaľ do priestorov, v ktorých sú uskladnené umelecké a historické predmety, prenikne voda (zrážková alebo z poškodenej vodoinštalácie), toto poškodenie sa nepodarí včas odhaliť a knihy sa okamžite nevysušia, môžu ich v priebehu niekoľkých dní masívne napadnúť a nenávratne poškodiť plesne. Každoročná dezinsekcia a dezinfekcia depozitárnych priestorov môže znížiť výskyt mikroorganizmov, nie však plesní. Z veľkého množstva plesní, ktoré existujú v prírode, sa na archívnom materiáli vyskytuje asi 150 druhov. Historické dokumenty sa po sterilizácii vracajú späť do tých istých priestorov, nie sú však ošetrené protiplesňovou kúrou. Plesniam sa darí vo vlhkom prostredí, rastú v širokom rozmedzí teplôt a dokážu si vhodne upraviť pH substrátu, v ktorom rastú. Z ich rozmnožovacích orgánov sa uvoľňujú výtrusy (spóry) a prenikajú do archívnych dokumentov, napádajú zariadenie depozitu, ale napríklad aj steny. V neposlednom rade útočia aj na ľudský organizmus. Jednoduchý spôsob na zastavenie rastu nevhodných mikroorganizmov je umiestňovanie predmetov do vhodných a suchých, najlepšie klimatizovaných prostredí.
Základom je stanovenie diagnózy
Biodeterioračný proces na predmetoch kultúrneho dedičstva je podmienený viacerými faktormi: chemickým zložením a charakterom samotného materiálu, podnebím a expozíciou objektu, spôsobom a frekvenciou čistenia povrchu a upratovaním v múzeách. Vždy je potrebné zistiť konkrétne podmienky, ktoré pôsobia v danom prostredí pri uložení predmetu v depozite. Najmä akými mikroorganizmami sú tieto predmety kontaminované a aké enzymatické schopnosti pôsobiace mikroorganizmy majú. Môžeme to nazvať aj stanovením diagnózy. Táto analýza je potrebná, pretože mikrobiálne spoločenstvo je výborne organizované. Jeho členovia majú rozdelenú prácu a keď sú spolu, pracujú veľmi efektívne. Až tak efektívne, že môžu zničiť umelecké dielo. Jednotlivé kroky výskumu obsahujú prieskum mikroflóry biodegradujúcej umelecké objekty a analýzu stupňa biologického znehodnotenia. Nasleduje štúdium biodegradačných aktivít mikroorganizmov, analýza materiálov a na záver návrh stratégie konzervovania.
Identifikácia
Mikroorganizmy osídľujúce rôzne materiály sa dajú identifikovať pomocou kultivačne závislých (potrebná je predchádzajúca kultivácia mikrorganizmov) a kultivačne nezávislých metód, ktoré umožňujú identifikovať mikroorganizmy priamo z izolovanej zmesnej DNA alebo RNA. Takto je možné nájsť predovšetkým mikroorganizmy, ktoré sa kultiváciou nepodarí odhaliť. Využitie kultivačne závislej analýzy umožňuje aj štúdium vlastností týchto mikroorganizmov a prípadné využitie vybraných kmeňov alebo ich enzýmov pri ďalších aplikáciách, ako sú napríklad degradácia organických a syntetických polymérov či bioreštaurovanie historických pamiatok.
Odber vzoriek a mikroskopia
Odber vzoriek prebieha nedeštruktívne len z povrchu predmetov. Vzorky sa odoberajú z miest s potenciálne sa javiacou mikrobiálnou kolonizáciou. Mikroskopické pozorovanie umožňuje pozorovanie a povrchovú charakterizáciu predmetov výskumu. V porovnaní s konvenčnými optickými mikroskopmi skenovacia elektrónová mikroskopia (SEM) poskytuje vysoké rozlíšenie a hĺbku mikrografu, čím vzniká 3D efekt. Stáva sa tak vhodným nástrojom na pozorovanie mikroorganizmov baktérií, ich morfológie a správaní sa na rôznych povrchoch. Odber vzoriek zo vzduchu sa realizuje pomocou metódy air sampler (akoby vysávačom) alebo pomocou vákuovej pumpy, ktorá umožňuje zachytiť mikroflóru priamo na Petriho misku s kultivačným médiom alebo do fyziologického roztoku. Kvalitatívna analýza vzoriek okolitého vzduchu môže odhaliť prítomnosť všeobecne rozšírených druhov plesní ako Aspergillus, Alternaria, Penicillium, Cladosporium a aj baktérií Pseudomonas, Bacillus, Staphylococcus či Microbacterium. Všetky tieto druhy sú komunitne rozšírené a bežne nepredstavujú riziko pre zdravie. Kvantitatívna analýza mikroflóry nachádzajúcej sa vo vzduchu určí významnosť mikrobiálnej kontaminácie, pričom za nebezpečnú sa považuje koncentrácia viac ako 500 KTJ/m3 (KTJ – kolónie tvoriace jednotky/m3).
Ak chcete mať prístup aj k exkluzívnemu obsahu pre predplatiteľov alebo si objednať tlačenú verziu časopisu Quark, prihláste sa alebo zaregistrujte.
Dr. Domenico Pangallo, DrSc., a kolektív
Laboratória environmentálnej a potravinovej mikrobiológie,
Ústav molekulárnej biológie SAV v Bratislave
Foto archív laboratória
Kolektív pracovníkov laboratória získal v roku 2016 Cenu SAV za výsledky vedeckovýskumnej práce deteriorácia kultúrneho dedičstva a kvalita tradičných slovenských potravín: štúdium ich mikrobiálnych komunít.
