ダ・ヴィンチの象徴的なスケッチに生息する微生物たち

多くの著名な歴史家が指摘するように、レオナルド・ダ・ヴィンチはとてつもない発明家でした。ヘリコプター、潜水服、33連装の大砲など、発明したのは当然でしょう。しかし、まさかこんな発明を思いつくとは。ダ・ヴィンチの死から500年後、科学者たちは長年かけて彼の描いた7点の絵に付着していたDNAの配列を解析し、細菌や菌類のマイクロバイオームを完全網羅的に解明しました。これらの貴重な作品の生い立ちを物語る、興味深い物語が明らかになりました。

この研究の目的は、これらの傑作に見られる特有の微生物叢の特徴を明らかにするだけでなく、美術品が異なる機関間を移動する際にどのように変化するかを理解することから始めました。その変化を把握することで、保存修復家は紙を腐食させる菌類などの微生物による有害事象を美術品からより適切に監視できるようになると考えられています。

イタリアとオーストリアの研究者たちは、トリノ王立図書館からダ・ヴィンチの素描5点、ローマのコルシニアン図書館から2点（彼の有名な自画像「赤チョークの男」を含む）を採取し、それぞれの表面に硝酸セルロース製の滅菌膜を丁寧に塗布した。また、この膜を低圧吸引チューブの先端に取り付け、素描に触れることなく、そのチューブを通して微生物を吸い上げた。（紙片を切り取る行為は、おそらく…好ましくない行為だろう。）

「他の環境研究では、現地に赴き、何キロもの土壌や何リットルもの水を採取できます。しかし、私たちはサンプルを採取できません」と、ウィーン天然資源・生命科学大学の微生物学者で、Frontiers in Microbiology誌に掲載された本研究に関する新論文の筆頭著者であるグアダルーペ・ピニャール氏は語る。「ですから、あらゆる情報を得るためには、得られるごくわずかなサンプルでやりくりしなければなりません。」

これを可能にしたのは、オックスフォード・ナノポア・テクノロジーズ社製の強力な新型「ナノポア」遺伝子シーケンシング装置だ。ピニャール氏によると、この装置はサンプル処理に必要な試薬や化学物質が前世代のシーケンシング技術よりも少なく、ポケットに収まるほど小型だ。「つまり、理論的には、この装置をどこにでも持ち運んで現場でシーケンシングできるのです。博物館やアーカイブでもシーケンシングが可能になるところを想像してみてください」とピニャール氏は語る。このシーケンサーは、研究者が図面から少量のDNAを採取し、目もくらむような多様な微生物を特定できるほど高感度である。研究チームは、微生物の起源に基づいて、そのライフサイクルを解明できる可能性がある。

「もちろん、皮膚マイクロバイオームに関連する細菌を多数発見しました」とピニャールは言う。「ですから、皮膚に触れるということは、あなた自身のマイクロバイオームをそこに残しているということです。」 では、ダ・ヴィンチがこれらの傑作を描いた時、彼の手に何が這っていたのかが分かったということなのか、と疑問に思う人もいるかもしれない。残念ながら、そうではない。巨匠がスケッチしてから5世紀の間に、これらの絵は多くの人々によって触られてきたからだ。そして誤解のないように言っておくと、今回の遺伝子配列解析によって、研究者たちはこれらの細菌がすべて死んでいるか生きているかを知ることはできなかった。ただ、何らかの形で存在していたということが分かっただけだ。

研究者らは、人間の皮膚微生物の中に、汚れた洗濯物の悪臭の原因となるモラクセラ属細菌、特にモラクセラ・オスロエンシスが高濃度で含まれていることを発見した。さらに、人間の腸に悪影響をもたらすことで悪名高いサルモネラ菌と大腸菌も検出された。また、一般的なハエやショウジョウバエの腸に特有の細菌種も発見された。つまり、虫たちが貴重な芸術作品に堂々と排泄していたということだ ― 少なくとも、誰かがそれらを完璧に清潔な引き出しに保管したり、ガラスの向こうに展示され、密封されて最適な温度と湿度に保たれるまでは。「現在では絵は保存されているので、虫が入り込んで、そこで何かを作ることはあり得ません」とピニャールは言う。「もうあり得ません。ですから、これは絵が今のように保管されていなかった時代にできたものと考えざるを得ません。」

ピニャール氏と同僚たちは、一部の人にとって吸入すると危険なカビであるアスペルギルス属と、ペニシリンの原料となる真菌であるペニシリウム属の菌種も検出しました。美術品とそれらを扱う修復家にとって最も懸念されるのは、分析でアルテルナリア属の菌が検出されたことです。この菌は紙を腐らせる習性から「紙腐らせ菌」として知られています。また、吸入すると危険なアレルゲンでもあります。

研究チームはまた、紙の「狐色化」、つまり長年かけて形成される黄褐色の斑点の原因となる菌類も発見しました。DNA分析に加え、研究者たちは顕微鏡で絵の表面を詳しく調べ、これらの菌類が生成したシュウ酸カルシウム結晶の付着物を発見しました。「ですから、この顕微鏡分析から多くのことが推測でき、ここで行っている分子生物学的分析を非常にうまく補完することができます」とピニャール氏は言います。

現在、美術作品はこれらの菌類の増殖を防ぐ環境で保管されていますが、適切な保管を怠れば、菌類が再び増殖しないというわけではありません。「したがって、最も重要なメッセージは、微生物の潜在的なリスクを特定し、保管環境を微生物の発芽や増殖を許さないよう適応させることです。この場合、温度、湿度、清浄な空気といった環境パラメータを管理することが重要です」とピニャール氏は言います。

研究者たちは、絵全体を拡大して観察したところ、そこに生息する微生物の間に興味深い類似点を発見しました。「マイクロバイオームが地理的な場所に応じてグループ化されていることがわかりました」とピニャール氏は言います。「トリノにある絵とローマにある2つの絵の間には、より多くの類似点が見られました。つまり、実際には地理的な影響、あるいはこれらの場所の保管状況が影響しているはずです。」

次に、ピニャール氏と同僚たちは、傑作から採取したマイクロバイオームのデータベースのようなものを構築し、同じコレクション内の作品と他のコレクションの作品の細菌と真菌の群集を比較することができるだろう。また、キャンバスや紙といった異なる素材が、異なる微生物種の増殖をどのように促進または阻害するかについても調査するかもしれない。そして、これらの宝物の保存にとって極めて重要な点として、保存修復士は作品のマイクロバイオームを検査し、例えば定着し始めているもののまだ広範囲に広がっていない紙を劣化させる菌による攻撃の兆候を探ることができるかもしれない。

「これはまるで、『あなたの国に武器を持った軍隊がいて、その武器を使って、この場合はあなたの遺物を壊すことができる』と言っているようなものです」と、ローマ・ラ・サピエンツァ大学の微生物学者マッシモ・レヴェルベリ氏は言う。同氏は今回の研究には関わっていない。保存修復の専門家がまだ菌の影響を視覚的に確認できていないとしても、微生物のDNAがその存在を裏付ける可能性がある。「そして、地球温暖化などのきっかけがあれば、菌は腐敗活動を開始する可能性があります」

幸運なことに、保存家たちは微生物の脅威と戦うために 33 連装の遺伝子大砲を手に入れたばかりだ。

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