谁曾想到，研究古代的艺术作品会是了解细菌新陈代谢的绝好机会？细菌分解有机物，它们也以同样的方式分解艺术和历史瑰宝。细菌的酶类—脂肪酶和蛋白酶，分别分解色素分子里的脂肪和肽链，而分解碳水化合物和纤维的各种酶则会侵袭画布和木头。这些酶与动物消化食物的酶其实是一样的。不同的是，更特殊的细菌会从无机盐参与的化学反应中得到能量。所有这些微生物活动，都促成了世界上最伟大的艺术品的缓慢分解，主要是因为，在一个生态群落内，细菌总是共同行动的。

艺术品的分解，只是细菌所参与的地球上营养物质循环过程中的一小部分。细菌促使元素在大气、水、土壤、动植物生命中循环，这些过程就是所谓的营养循环或者生物地球化学循环。这些循环在海洋、森林和山地都有发生。细菌分解橡胶、塑料瓶、颜料以及数不胜数的人工制品的时候，也会产生营养循环，而这些人工制品曾被人们认为是不易毁坏的。细菌腐蚀金属、石头、大理石和混凝土，它们也降解颜料、纸、画布、皮革、色素和木头。细菌引发的化学反应，’让现代的基础设施越来越不结实，比如桥梁、道路和油轮。利用一模一样的招数，细菌也一直在分解艺术品中见到的各种成分，不管这些艺术品是由金属、纤维、皮革或颜料所构成。

铜是文明社会里最早使用的金属之一。在青铜时代（公元前300。一公元前1300年），工匠利用金属的延展性，把黄铜和青铜制成合金，锻造成劳动工具、武器、家用物件（碗、盘、酒杯等），还有首饰。微生物学家在最近几年已经了解到，硫酸盐还原菌也一直在腐蚀青铜器具，比如可追溯到公元前9世纪伊特鲁里亚的遗物。说细菌“还原”某种元素的时候，意思就是细菌的酶补充电子给某些元素。在金属腐蚀的过程中，硫酸盐还原菌把硫酸根转化成硫元素，硫酸根是连接有氧的硫原子。生物膜在含铁的古代遗物上形成的时候，膜底层的厌氧菌把硫变成二硫化亚铁，就是一个铁原子上连接有两个硫。图4-2说明了金属结构可以
支撑的坚实的生物膜的生长。

还原硫酸盐的脱硫弧菌属（Desulfovibrio）和氧化铁的纤毛菌属（Leptothrix）会合伙腐蚀铁；有时候，它们的浑名就是“食铁”菌。纤毛菌从金属表面的铁原子中夺走电子，几微米之外的脱硫弧菌接收多余的电子。即便铁在接触到空气后会被腐蚀，但实际上，生物膜会构建出微小的厌氧处所，就是所谓的微环境，这些反应都发生在微环境里。1885年到1889年间，谢尔盖•维诺格拉茨基（SergeiWinogradsky）*发现了铁一硫代谢的一般步骤。

在大西洋底部，3900米深的地方，金属的细菌性劣变每天都在发生。泰坦尼克号经受着不可思议的静水压力，已逾百年之久。无氧的深层海水也能使船只不受锈蚀。然而泰坦尼克号上有幽灵一般的锈锥体（rusticles）*。这些附体，长度从几英寸到几英尺不等，数以千计，在船体上几乎俯拾皆是。有的像薄纸一样脆弱，另一些则在科考船把它们拉到水面上时，还能维持原来的形状。锈锥体证明了，泰坦尼克号势不可挡地回归大地，主要的原因就是细菌。

1912年4月15日之后，泰坦尼克号沉到了冰冷幽深的海底，锈锥体中包含有多种能在这里茁壮成长的细菌。每平方厘米沉船，每天有0.3克铁被细菌消灭。每天失去的铁，会让沉船丧失300千克左右的钢。厌氧的“食铁”菌，正在一个铁原子一个铁原子地分解泰坦尼克号，可能在100年内，或者从现在开始的40年内，就会让船壳塌陷。船上的有机物主要是木板和固定装置，这是细菌的营养来源，不过随着金属被锈蚀，会有更多的有机物暴露出来。于是，泰坦尼克号的腐坏也会越来越快。

岩石和混凝土也会经历类似的地表风化。古希腊和古罗马石像受到腐蚀，说明在地球上，一切生物地球化学循环中最为缓慢的岩石循环或沉积物循环过程中，细菌也占有一席之地。和氮素循环不一样，氮能在一天之内从土壤中进入大气里，再回到植物中；而岩石循环要历经无数的世代，才会得以完成。岩石循环由细菌腐蚀石头，使石头变得松散开始。由于侵蚀作用，小块的石头从大岩石上脱落下来，并向下滑落。侵蚀作用下剥落的岩石物质沉入水体，成为沉积物的一部分。沉积物，特别是海底的沉积物，都在高强度的水压下变得坚实紧密。随着板块漂移，沉积物成为地慢中变质岩的一部分，慢慢升高到地球表面。有的变质岩没入了地球内部，那里有炽热的地核把沉积物加热，将它们变成岩浆。火山爆发时，岩浆会突然冲上地表。不管它们是逐渐向上迁移至地表，还是从火山口一下子迸发出来，新的岩石都能为细菌所用，并再次开始降解。

现在已经应用分子方法研究细菌如何作用于石头，以及细菌如何影响潮湿山洞里的史前壁画。在西班牙奥尔塔米拉和法国拉斯科岩洞中两万年之久的洞穴壁画，可能一直都遭受着能够降解颜料与石头的细菌的联合作用。许多惹是生非的细菌还没有被鉴定出来，但是微生物学家已经注意到，放线菌（Actinobacteria）占据着西班牙和法国岩洞里菌群的优势地位。放线菌形成触手，也就是菌丝，菌丝生长并进入岩石表面的孔隙里，使得岩石的表面之下也会受到细菌的破坏。岩洞壁画的分子分析，也发现了需氧菌（假单胞菌）和厌氧菌（卵硫菌）、利用硫酸盐的（脱硫弧菌）和利用铁的（希瓦氏菌）细菌、利用多种营养物质的细菌（梭菌），以及营养需求范围非常狭窄的菌种（硫杆菌）。拉斯科洞窟的600多幅壁画，是由矿物颜料和动物脂肪绘制而成的，这简直就是岩洞里细菌们的盛宴。

在美术馆里，虽然环境的湿度和温度可以控制，但要保护珍贵的作品免受细菌腐蚀，其面临的境况也是一样的艰难。真菌和类似真菌的细菌放线菌把菌丝伸到了画作的表面，从而给画作带来了物理性的损坏。其他的微生物通过化学性的方法来分解色素分子。发明于20世纪80年代的聚合酶链式反应（PCR）技术，能让微生物学家们通过扩增在奥地利、德国、法国的城堡里壁画上发现的细菌的DNA片段，来研究细菌的种类和菌群规模。目前，分析发现，在奥地利施蒂里亚州赫伯施泰恩城堡的天花板绘画上，存在有梭菌、弗兰克氏菌和盐单胞菌。每一种菌都用自己的方式对绘画造成破坏：

．梭菌—一种形成芽孢的厌氧菌，在多种化学物质上都能生长良好。

．弗兰克氏菌—一种形成芽孢的菌，生长出可以刺穿画作表面的长长的、分支状的菌丝。

．盐单胞菌—一种万能的嗜盐菌，不管有氧无氧，都能存活，可以分解乙醇、酸，以及有机溶剂。

前去参观世界名作的游人们络绎不绝，这也加速了作品的腐坏。人类的身体和呼吸改变了美术馆里的温度和湿度，甚至也改变了绘有古代画作的洞窟里的温度和湿度。1940年，拉斯科洞窟刚被发现的时候，状况还非常好。当人们开始参观洞窟后，岩画就开始快速腐坏。到了1965年，拉斯科洞窟关闭了，为的是防止更进一步的破坏。

生物膜和蓝细菌都以各自的方式，使露天的石头雕像、建筑和墓碑受到侵蚀。某些情况下，生长在历史建筑物上的细菌带来的问题，不过是个外表问题，因为细菌色素让石头变了颜色。还有些情况，生物膜中的细菌产生酸，酸分解石头中的碳酸钙，这和龋齿形成过程中细菌分解牙釉质是一样的。真菌、生物膜细菌还有游离细菌，其新陈代谢类型各有不同，它们的作用加速了历史建筑物的分解，而且也已经毁了大多数混凝土结构—不仅有古时候的建筑，也有20世纪以来的建筑。
地衣在古老的石质结构上形成墨绿色的斑块。地衣是一种真菌与细菌或者藻类以协作关系形成的生命体。在细菌中，以蓝细菌与真菌的结合最为常见。蓝细菌的光合作用，能帮助维持地衣的存活，也可以提供有机营养物质，从而有助于其他细菌的生长。在奇琴伊察（Chichen-Itza）玛雅遗址里受损的石灰岩的表面，就有细菌和其他微生物的生长。能照到阳光的石头，其表面的细菌菌群较为密集，也更具有多样性；而神庙和走廊内部的石头上，其表面菌群则较为稀疏，种类也更稀少。

为了防止艺术品进一步的毁坏，微生物学家采用了独特的策略，用其他细菌来对付分解艺术品的菌种造成的后果。第一步工作是清洗目标建筑物，去除积累了几百年的大量岩屑。特定的细菌去除硫酸盐和硝酸盐结皮、动物胶质，还有霉菌和昆虫的遗体。把营养物质注入构成艺术品的材料的微孔中，细菌可以生长并形成结晶，这样就不让有害东西通过疏松多孔的表面而渗透到材料内部。类似的细菌，可用来清理某块碎片里非常微细的裂缝。

研究人员詹卡洛•拉纳利（GiancarloRanalli）在意大利佩斯凯(Pesche）市工作，他已经成为用细菌对艺术品进行清理的专家。他利用充满细菌的泥敷剂来清理米开朗基罗的大理石作品：隆达尼尼的圣荡(PietaRondanini)。2007年，他的团队对用在米兰大教堂的大理石表面的细菌和碳酸铵、洗涤剂和磨蚀剂组成的清洁合剂进行了比较，并发表了文章。普通脱硫弧菌(Desulfovibri。vulgaris）清理大理石的时候，不会损伤材料的光泽；而清洁合剂清除不够彻底，并留有沉积物。拉纳利的团队使用施氏假单胞菌（Pseudomonasstutzeri）来分解覆盖在比萨公墓壁画上二十多年的防护罩残留在壁画表面的胶质。这种情况下，利用施氏假单胞菌那独特的蛋白分解酶，清除了那些纤维，但不会对纤维下的壁画造成破坏。

欧洲美术馆的文物修复人员曾经对于让微生物学家把细菌布满他们那珍贵的艺术品很是犹豫。尽管像拉纳利所使用的细菌已经应用于处理石头，但是以同样的方法处理美术馆馆藏的艺术品，也只是不久前才开始的。清理300年历史的绘画，和用细菌来溶解饭店隔油池里的、化粪池里的、海军军舰上污水收集池里的渣滓，可是两回事！这些时候，都会用到一争杆菌、假单胞菌和其他细菌。

清洁艺术品的细菌需要能进行精细的调节，以确保它们消化无用的脏东西，但同时也得让艺术品本身状态良好。

利用细菌来清理整修艺术品，生物技术也许能为这个新领域提供一些帮助。可以通过基因工程改造细菌，让它们分泌出专门针对嗜好艺术品的菌类的抗生素。有朝一日，也许有望用转基因生物（Geneticallymodifiedorganisms,GMOs）来对付集聚在艺术品上的特定的成分，然后，待目标成分被清理干净，激活其关闭基因，转基因生物就能停止作用。而与此同时，细菌仍会啃噬古罗马竞技场，也许还有《蒙娜丽莎》。