Генетические детективы идентифицировали микробы, подозреваемые в медленном разрушении сокровищ человечества

Новое исследование микробных сообществ на старинных картинах, скульптурах и других произведениях искусства намечает потенциальный путь для сохранения, реставрации и подтверждения географического происхождения некоторых величайших сокровищ человечества.

Ученые-генетики из Института Дж. Крейга Вентера (JCVI), сотрудничая с проектом «ДНК Леонардо да Винчи» при поддержке Фонда Ричарда Лоунсбери, утверждают, что идентификация и управление сообществами микробов на произведениях искусства могут предложить музеям и коллекционерам новый способ остановить разрушение бесценных предметов и разоблачить подделки на рынке искусства стоимостью 60 миллиардов долларов в год.

Манолито Г. Торральба, Клэр Кюльбс, Кельвин Дженс Монсера и Карен Э. Нельсон из JCVI (Ла-Хойя, Калифорния) и Ронда Роби из Криминалистической лаборатории шерифа округа Аламеда (Калифорния) использовали небольшие сухие полиэфирные тампоны для бережного сбора микробов с произведений искусства эпохи Возрождения в частной коллекции во Флоренции (Италия). Их результаты опубликованы в журнале Microbial Ecology.

Исследователи отмечают, что для формального «обвинения» микробов в порче произведений искусства требуется дополнительное время и исследования, но наиболее интересной находкой считают наличие «оксидазоположительных» микробов в основном на поверхностях из окрашенного дерева и холста.

Эти виды могут потреблять органические и неорганические соединения, часто содержащиеся в красках, клее и целлюлозе бумаги, холста и дерева. Используя кислород для производства энергии, они могут вырабатывать воду или перекись водорода (H₂O₂) — химическое вещество, используемое в дезинфицирующих средствах и отбеливателях.

«Такие побочные продукты, вероятно, влияют на наличие плесени и общую скорость разрушения», — говорится в статье.

Исследование основывается на более ранней работе, в которой авторы сравнили волосы людей из Вашингтона и Сан-Диего, обнаружив, что микробные сигнатуры и паттерны географически различимы.

В контексте искусства изучение микробов, прилипших к поверхности произведения, может помочь подтвердить его географическое происхождение и подлинность или выявить подделки.

Геномика открывает возможности «огромного потенциала»

В исследовании говорится, что микробные популяции «легко различались между различными типами отобранных субстратов», причем на каменных и мраморных произведениях они были более разнообразны, чем на дереве и холсте. Это «вероятно, связано с пористой природой камня и мрамора, которые укрывают дополнительные организмы, а также потенциально влагу и питательные вещества, наряду с вероятностью образования биопленки».

Кроме того, микробное разнообразие на картинах, вероятно, ниже, поскольку немногие организмы могут метаболизировать скудные питательные вещества, предоставляемые масляной краской.

«Хотя размер нашей выборки невелик, новизна нашего исследования предоставила художественному и научному сообществам доказательства того, что микробные сигнатуры способны дифференцировать произведения искусства в соответствии с их субстратом», — говорится в статье.

«Особый интерес представляет наличие и активность ферментов, разлагающих масло. Такие подходы приведут к полному пониманию того, какие организмы ответственны за быстрое разрушение произведений искусства, с потенциальным использованием этой информации для таргетирования этих организмов с целью предотвращения деградации».

Биология в искусстве

Статья была поддержана американским Фондом Ричарда Лоунсбери в рамках исследовательской темы «биология в искусстве», которая также включала начальное финансирование усилий по получению и секвенированию генома Леонардо да Винчи.

Проект «ДНК Леонардо да Винчи» объединяет ученых из Франции, Италии, Испании и США.

Измерение «быстрого глаза» Леонардо да Винчи спустя 500 лет

Дэвид С. Талер из Базельского университета и приглашенный исследователь Программы по окружающей среде человека в Университете Рокфеллера впервые попытался дать количественную оценку необычайной остроте зрения Леонардо.

Оценка Талера основана на наблюдении Леонардо, что передние и задние крылья стрекозы движутся не в фазе — что не было подтверждено до столетий спустя с помощью замедленной съемки.

Высокоскоростные камеры показывают, что взмахи передних и задних крыльев стрекозы различаются на 20–10 миллисекунд — от одной пятидесятой до одной сотой секунды — что превышает среднее человеческое восприятие.

Талер отмечает, что «частота слияния мельканий» (flicker fusion frequency, FFF), аналогичная кадрам в секунду в кино, используется для количественной оценки «временной остроты» человеческого зрения.

Средний показатель FFF у человека составляет от 20 до 40 кадров в секунду. Чтобы точно увидеть угол между крыльями стрекозы, потребовалась бы временная острота в диапазоне от 50 до 100 кадров в секунду.

Талер предполагает, что генетика объясняет вариации FFF среди разных видов, которые колеблются от 12 у некоторых ночных насекомых до более 300 у жуков-светляков.

«Возможно, самым ясным современным случаем высокой частоты слияния мельканий у людей является американский бейсбол, поскольку говорят, что элитные отбивающие могут видеть швы на подаваемом мяче», даже когда он вращается 30–50 раз в секунду.

Талер предлагает дальнейшее изучение для сравнения генома людей и видов с необычно высоким FFF, включая, по возможности, ДНК Леонардо.

Сфумато, глубина резкости и избирательное внимание

В сопутствующей статье Талер описывает, как Леонардо использовал психофизику, которая будет понята лишь столетия спустя, для передачи глубокой красоты и эмоций.

Леонардо был мастером техники сфумато — тонкого размытия краев и смешения цветов без резкого фокуса.

Талер предполагает, что Леонардо достигал избирательного мягкого фокуса в портретах, рисуя в пасмурном свете или в сумерках, когда зрачки глаз расширяются, чтобы впустить больше света, но имеют узкую плоскость резкого фокуса.

Измеряя размер зрачков на портретах, Талер определил глубину резкости, которую использовал Леонардо. Эффект влияния зрачка/апертуры на глубину резкости не был объяснен до середины 1800-х годов.

В случае избирательного фокуса на равном расстоянии Леонардо, возможно, использовал преимущества фовеа — небольшой области на задней части глаза, где детализация наиболее четкая.

«Мы изучаем Леонардо не только чтобы узнать о нем, но чтобы узнать о нас самих и раскрыть человеческий потенциал», — говорит Талер.