Znajdź zawartość

Bakterie są przez ludzi wykorzystywane do wielu celów: bez nich nie mielibyśmy choćby jogurtu czy kefiru albo biologicznego oczyszczania ścieków. Po raz pierwszy w historii nauki bakterie będą jednak oczyszczać dzieła sztuki. Eksperyment objął m.in. XVII-wieczne freski Antonia Palomino (Acislo Antonio Palomino de Castro y Velasco) w kościele Św. Janów w Walencji. Specjaliści z Instytutu Odnowy Dziedzictwa (Institute of Heritage Restoration, IRP) i Centrum Zaawansowanej Mikrobiologii Żywności (Centre for Advanced Food Microbiology, CAMA) Politechniki Walenckiej zauważyli, że pewien rodzaj mikroorganizmów oczyszcza dzieła sztuki naprawdę szybko i bez szkody dla samego obiektu, w dodatku metoda jest nietoksyczna zarówno dla restauratora, jak i środowiska. Powód do radości mają więc i historycy sztuki, i ekolodzy. Pionierzy metody opowiedzieli o niej w maju na seminarium zorganizowanym na politechnice i zademonstrowali jej potencjał na przykładzie walenckich fresków oraz murali z cmentarza Campo Santo w Pizie. Wszystko zaczęło się, kiedy pracownicy IRP zabrali się za odnowę fresków z kościoła Św. Janów, które zostały doszczętnie zniszczone podczas pożaru w 1936 r., a następnie nieumiejętnie odnowione w latach 60. Początkowo naukowcy próbowali nanosić w puste miejsca malowidła wydruki odpowiednich fragmentów, mieli jednak duży problem z poradzeniem sobie z wykwitami (nalotami krystalicznymi) soli oraz nadmierną ilością żelatynowego kleju. Prof. Rosa María Montes i dr Pilar Bosch pojechały zatem do Włoch, by nauczyć się, jak wykorzystywać bakterie do usuwania stwardniałego kleju. Murale cmentarza Campo Santo zostały odnowione właśnie dzięki mikroorganizmom. Restauratorzy zastosowali metodę opracowaną przez Giancarla Ranallego, a pracami kierował Gianluiggi Colalucci, znany z przywracania dawnego blasku Kaplicy Sykstyńskiej. Po zakończeniu nauki u włoskich kolegów po fachu Hiszpanie podrasowali technikę i wytrenowali bakterie najbardziej nadające się do postawionego przez nich celu - oczyszczenia lunet sklepienia, za którymi zagnieździły się gołębie, z wykwitów soli. Wybrali szczep mikroorganizmów z rodzaju Pseudomonas. W wyniku działania grawitacji i parowania sole materii organicznej zaczęły podczas rozkładu wnikać do malowidła. Pojawiły się krystaliczne naloty, które ukrywają obraz i mogą doprowadzić do poluzowania warstwy z farbą - tłumaczy dr Bosch. Na czym polegają hiszpańskie innowacje? Zespół zmienił np. sposób aplikowania bakterii. Włosi posługiwali się kawałkiem bawełny, a naukowcy z Walencji stosują żel. Nakłada się go na 1,5 godz. na fresk, potem malowidło należy oczyścić i osuszyć. Wilgoć jest niezbędna do przeżycia bakterii. Stosując osuszanie, mamy więc pewność, że wszystko, co pozostało na muralu, obumrze. Dotąd za pomocą mikroorganizmów oczyszczono dwie lunety, a teraz specjaliści przymierzają się do oczyszczenia kolejnych dwóch. Zespół ma nadzieję, że skoro w naturze występują bakterie żywiące się niemal wszystkim, w przyszłości będzie można wyczyścić właściwie każdy materiał z dowolnie wskazanej substancji.

Brytyjscy naukowcy opracowali powłokę do ran czy oparzeń, która zachęca bakterie do popełnienia samobójstwa. Znajdują się w niej pęcherzykowate twory, do złudzenia przypominające komórki stanowiące cel patogenów. Gdy bakterie zaczynają atakować, ku ich "zdumieniu" z pułapek zaczyna się wydzielać zabójcza dla nich substancja. Toby Jenkins z Uniwersytetu w Bath opowiada, że wcześniej stosowano opatrunki ze srebrem. Metal mógł jednak uszkadzać komórki, które próbowano odtworzyć, poza tym ginęły słabsze bakterie, a te pozostałe przy życiu mogły się jeszcze bardziej wzmocnić. Nową technikę przetestowano na tkaninie z naniesionymi zjadliwymi bakteriami wytwarzającymi toksyny – gronkowcami (Staphylococcus) oraz z rodzaju Pseudomonas – i łagodnym szczepem pałeczki okrężnicy (Escherichia coli). Po przeniesieniu skrawka materiału na szalkę, E. coli rozmnażały się bez przeszkód, a pozostałe mikroorganizmy nie rosły właściwie w ogóle. Oznacza to, że w przypadku tych ostatnich toksyny czy enzymy doprowadziły do otwarcia kapsułek z antybiotykiem. Koledzy po fachu dobrze przyjęli pomysł Brytyjczyków, zaznaczają jednak, że bakterii nie da się bezproblemowo podzielić na dobre i złe. Przykładów nie trzeba szukać daleko. W końcu niektóre szczepy wykorzystanych w eksperymencie E. coli także wytwarzają toksyny. Jak zwykle ostatecznym testem dla metody okaże się praktyka. Tylko na realnych bakteriach i ranach uda się przeprowadzić kategoryzację. Wynalazcy próbują stworzyć pęcherzyki, które utrzymają się dłużej niż obecne minuty czy godziny. Dotąd badania prowadzono, wypełniając pułapki azydkiem sodu. W przyszłości zawartość będzie, oczywiście, zależna od typu infekcji.

Każdego roku na wysypiska odpadów na całym świecie trafiają setki miliardów plastikowych torebek. Rozkładają się one nawet 1000 lat, przez co stanowią olbrzymi problem dla środowiska naturalnego. Dzięki odkryciu kanadyjskiego nastolatka już wkrótce problem torebek może zniknąć. Szesnastoletni Daniel Burd opracował metodę, dzięki której plastikowe torebki ulegają rozkładowi już po 3 miesiącach. Daniel każdego ranka chodzi na próby chóru i, jak mówi, codziennie gdy otwierał drzwi szafy w przebieralni na głowę spadały mu plastikowe torby. Chciał coś z tym zrobić. Daniel wiedział, że plastik się rozkłada, wywnioskował więc, że za procesem tym stoją jakieś mikroorganizmy. Postanowił je wyizolować. Najpierw sproszkował plastikowe torebki, a następnie użył środków chemicznych, które znalazł w domu, drożdży i wody z kranu. Stworzył z nich roztwór pobudzający wzrost bakterii. Do roztworu dodał sproszkowane torebki, nieco kurzu i zapewnił całości temperaturę 30 stopni Celsjusza. Po sześciu tygodniach odcedził pozostały plastikowy proszek. Następnie umieścił go na nowych plastikowych torebkach. Na kontrolnej grupie torebek umieścił taki sam proszek, który wcześniej zagotował z wodą zabijając bakterie. Po 1,5 miesiąca zważył badane przez siebie torebki. Okazało się, że waga tych z grupy kontrolnej nie zmieniła się, natomiast torebki potraktowane proszkiem z żywymi bakteriami były średnio o 17% lżejsze. To mu jednak nie wystarczyło. Umieścił bakterie na pożywce z agaru i gdy się rozmnożyły, Burd stwierdził, że wyhodował cztery rodzaje mikroorganizmów. Ponownie przetestował je na plastikowych torebkach i okazało się, że jeden z nich (oznaczony przez Burda numerem 2) znacznie bardziej skutecznie je rozkłada, niż inne. Następnie zaczął testować różne kombinacje swoich bakterii. Nastolatek dowiedział się, że mikroorganizmy numer 2, gdy żyją razem z mikroorganizmami nr 1, doprowadzają w ciągu sześciu tygodni do 32% utraty wagi plastikowych woreczków. Dalsze badania wykazały, że numer 2. to bakterie Sphingomonas, a numer 1., który pomagał im się namnażać, to Pseudomonas. Naukowcy z Irlandii już wcześniej zbadali, że Pseudomonas rozkłada polistyren, ale do czasu przeprowadzenia badań przez Burda nie wiedziano, że pomagają rozkładać też polietylen. Nastolatek testował następnie bakterie w różnych temperaturach dodając octan sodowy, który pobudzał wzrost mikroorganizmów. Z jego badań wynika, że po sześciu tygodniach w temperaturze 37 stopni Celsjusza torebki foliowe potraktowane bakteriami i octanem sodowym tracą na wadze 43%. Burd uważa, że jego metoda pozwoli na całkowite rozłożenie torebki w ciągu zaledwie 3 miesięcy. Jak zauważa sam nastolatek, wdrożenie jego procesu na skalę przemysłową będzie bardzo proste i tanie. Wystarczy odpowiednie pomieszczenie, pożywka, bakterie i torebki. Potrzebne będzie też nieco energii na ogrzanie pomieszczenia, ale niewiele, gdyż bakterie same produkują ciepło. Natomiast produktami rozkładu są woda i minimalna ilość dwutlenku węgla.