Руководство по диагностике микробиологических повреждений памятников искусства и культуры

Министерство культуры Российской федерации
Государственный научно-исследовательский институт реставрации
Н.Л. Ребрикова
РУКОВОДСТВО
по диагностике микробиологических
повреждений памятников искусства
и культуры
Товарищество научных изданий КМК
Москва   2008

Ребрикова Н.Л.  Руководство по диагностике микробиологических повреждений памятников искусства и культуры. – М.: Товарищество научных
изданий КМК. – 80 С.
Памятники искусства и культуры являются непростыми объектами для
микробиологических исследований не только из-за ограничений в количестве и методах сбора материала. Многие из них имеют следы микробных
повреждений, которые произошли давно. Микроорганизмы в составе старых повреждений могут потерять жизнеспособность, при этом внешние
признаки их развития в виде пигментных пятен, различных налетов и других деструктивных изменений сохраняются, которые вызывают тревогу у
хранителей коллекций и реставраторов. В этих случаях необходимо применять специальные методы диагностики, зарекомендовавшие себя в музейной и реставрационной практике, которые помогут разделить старые и
произошедшие недавно повреждения, и отделить случайных контаминантов от микроорганизмов, вызвавших повреждение памятника.
В руководстве обобщен многолетний опыт работы по диагностике
микробиологических повреждений памятников искусства и культуры. Большой иллюстративный материал и конкретные примеры проведения микологических экспертиз различных памятников помогут разобраться в представленном материале широкому кругу специалистов в области сохранения и консервации музейных ценностей.
© ГОСНИИР, 2008.
© Н.Л. Ребрикова, 2008.
© ООО “КМК”, издание, 2008.
ISBN 978-5-87317-473-7

Оглавление
Введение ....................................................................................................... 4
1. Микроскопические методы исследования............................................ 10
1.1. Световая микроскопия ................................................................... 10
1.2. Электронная микроскопия ............................................................ 12
2. Посев и выделение культур .................................................................... 14
2.1. Посев в чашки Петри ..................................................................... 14
2.2. Бакпечатки (метод отпечатков) ...................................................... 15
2.3. Выбор среды и условий культивирования.................................... 16
3. Определение количества микроорганизмов в пробе ........................... 18
4. Определение уровня микробной контаминации биолюминесцентным методом ............................................................................................ 23
4.1. Экспресс-метод микробиологического анализа .......................... 23
4.2. Опыт применения биолюминесцентного метода для
определения численности микроорганизмов .................................... 24
5. Определение микроорганизмов в воздухе ............................................ 28
6. Определение жизнеспособных пропагул грибов путем
восстановления тетразолия хлорида до формазана ................................. 34
7. Интерпретация результатов исследования ............................................ 36
7.1. Саадак из Оружейной палаты ........................................................ 36
7.2. Византийские пергаментные рукописи, поврежденные
во время второй мировой войны ........................................................ 38
7.3. Настенная живопись собора Рождества Богородицы в
Ферапонтово ......................................................................................... 40
7.4. Декорации Гонзаго ......................................................................... 41
7.5. Перерождение свинцовых белил ................................................... 42
7.6. Бурые пятна на бумаге и текстиле из целлюлозных волокон ...... 50
Иллюстрации .............................................................................................. 53

Н.Л. Ребрикова
4
Введение
Несмотря на улучшения условий хранения в последние годы биологические обследования музейных коллекций, отдельных музейных предметов и памятников архитектуры необходимы и в наши
дни. Практика показывает, что даже в фондохранилищах, оборудованных современными системами кондиционирования, могут складываться условия для роста микроскопических грибов на музейных предметах, оборудовании и на ограждающих конструкциях. Это
связано с тем, что благодаря эксплуатации систем кондиционирования стало возможным в течение всего года поддерживать параметры относительной влажности, близкие к верхней границе рекомендуемого диапазона. При этом в отличие от старых хранилищ
(неотапливаемых или слабо отапливаемых) в новых хранилищах с
системами кондиционирования повышенный уровень влажности сочетается с более высокой температурой воздуха. Особенно хранители музейных коллекций стараются поддерживать уровень относительной влажности вблизи верхней границы допустимого диапазона в запасниках икон, рам, деревянной скульптуры, полагая, что
равновесное ему влагосодержание предметов из дерева обеспечивает хорошее состояние их сохранности.
Но, если в этих условиях в хранилище или в экспозиционном
зале существуют зоны с нулевой подвижностью воздуха, в которых температура экспонатов или музейного оборудования может
быть ниже температуры воздуха, то даже небольшого температурного перепада может быть достаточно для образования микропорций конденсата на их поверхности. Застойные зоны в помещениях с принудительной циркуляцией воздуха образуются, когда
стеллажи и экспонаты располагаются без учета распределения
воздушных потоков, перекрывают их и мешают движению воздуха (рис.1). Между компакт – стеллажами подвижность воздуха
также может быть минимальна. На гидрофобных поверхностях
конденсат впитывают поверхностные загрязнения, содержащие
пропагулы грибов, которые после набухания начинают прорастать.
Условия, обеспечивающие возможность развития грибов на гидрофобных поверхностях за счет поверхностных загрязнений, мо

Введение
5
гут быть кратковременными. Недостаток влаги вызывает стресс
у грибов, в этой ситуации они быстро переходят в стадию спороношения, образуют неокрашенные микроколонии, в составе которых при микроскопическом исследовании обычно обнаруживаются конидиеносцы, относящиеся к роду Aspergillus, уродливой формы и большое количество гипертрофированных конидий. Последние быстро теряют жизнеспособность. Влияние циркуляции воздуха на образование микроколоний подтверждается тем, что они
чаще всего располагаются в тени движения воздуха.
Условия хранения, при которых возможен ограниченный рост
грибов на музейных предметах, неблагоприятны с точки зрения
сохранности экспонатов, так как даже микроколонии грибов могут выделять метаболиты, оказывающие на них воздействие. Кроме того, эти условия хранения являются пограничными с условиями, при которых происходит активное развитие микроскопических грибов. Нетипичные проявления грибов (неокрашенные
микроколонии) встречаются в хранилищах, в которых относительная влажность (ОВ) и температура могут находиться в допустимом диапазоне, но при этом влагосодержание воздуха все-таки
сдвинуто в сторону повышенных значений. Поэтому небольшой
сдвиг в сторону увеличения влажности может привести к более
серьезным повреждениям музейных предметов микроскопическими грибами.
Возрастающие требования к экологической безопасности музейной среды диктуют ограничения на применение химических
препаратов для борьбы с вредными насекомыми и микроорганизмами. Часто в них содержатся и выделяются после обработки
агрессивные по отношению к музейным предметам и персоналу
музея вещества, причем ограничения накладываются и на ранее
широко применявшиеся биоциды. Применение большинства известных физических методов антимикробной обработки (дезинфекции, стерилизации) также приводит к негативным изменениям сохранности музейных предметов. Поэтому основным направлением работы биологической лаборатории в последние годы стала
превентивная консервация, совершенствование старых и применение новых методов диагностики, позволяющих предупреждать

Н.Л. Ребрикова
6
или отслеживать на ранних стадиях возникновение биоповреждающих ситуаций.
Описание накопленного биологической лабораторией ГосНИИР опыта по диагностике микробиологических повреждений представляется необходимым еще и потому, что в последние годы был
проведен ряд микологических и микробиологических экспертиз
ряда редких и уникальных памятников, на основании которых делались выводы о необходимости их немедленной антимикробной
обработки. На самом деле в результате проведенной диагностики
были получены так называемые ложноположительные результаты. Примеры таких экспертиз будут рассмотрены в данном руководстве. Иногда на основании внешнего сходства с проявлениями
развития микроорганизмов и выделения случайных контаминантов делаются выводы только о биогенной природе изменения сохранности музейных предметов, как в случае с перерождением
свинцовых белил или с образованием фоксингов, хотя эти процессы могут протекать и без участия микроорганизмов (рис.2-5).
Натурные или предварительные исследования памятников
включают: визуальный осмотр с целью выявления характерных
признаков повреждения микроорганизмами - наличие окрашенных
и неокрашенных налетов, пигментных пятен, деструктивных изменений материалов, изучение поверхности с помощью стереоскопического микроскопа (МБС-10), или портативного микроскопа (Light Scope) позволяющего наблюдать визуально незаметные
микроколонии грибов и колонии актиномицетов на месте роста.
Располагая портативным люминометром, биолюминесцентным
методом можно оценить уровень микробной контаминации различных поверхностей непосредственно на памятнике архитектуры или в здании музея. Таким образом, уже на этой стадии натурных или предварительных исследований можно получить ценные
данные, которые помогут в установлении «диагноза». Тем не менее, для заключения об участии микроорганизмов в тех иных процессах и их идентификации необходимо проведение лабораторных
исследований.
 Одна из проблем анализа микробиологических повреждений
памятников культуры заключается в том, что необходимо получить достоверные данные, располагая, как правило, очень неболь

Введение
7
шим количеством исследуемого материала. Ценность и уникальность музейных предметов жестко ограничивают размер и количество проб. Пробы, отобранные из очагов предполагаемого микробиологического повреждения, исследуют в лабораторных условиях. В хорошо оснащенных лабораториях могут проводиться исследования проб, включающие микроскопическое исследование,
микробиологические посевы, подсчет числа КОЕ (колоний образующих единиц) на единицу площади или веса, выделение культур
микроорганизмов, их идентификацию традиционными методами
или с помощью ПЦР анализа.
Новые методы исследования микробных популяций на памятниках искусства и культуры, основанные на выделении и анализе
ДНК, РНК или белков в исследуемом образце (молекулярные
методы), стали использоваться в последние годы. Основные преимущества молекулярных методов исследования в сравнении с
традиционными – это отсутствие необходимости выделения микроорганизмов в культуру и возможность быстрой и надежной идентификации. Кроме того, этими методами могут быть выявлены
микроорганизмы, развивающиеся на памятниках, которые не могут быть выделены на используемые в микробиологической практике питательные среды для культивирования микроорганизмов.
Для исследования наличия и биоразнообразия микроорганизмов в
исследуемой пробе молекулярными методами требуется экстрагирование ДНК или РНК, амплификация ДНК, в настоящее время
ПЦР наиболее используемый метод амплификации ДНК. Продукты амплификации исследуются с помощью разных методов гель -
электрофореза, затем проводится секвенирование или клонирование с помощью векторов ДНК фрагментов и путем сравнения данных секвенирования с информацией, доступной из баз данных ДНК
или рибосомальной РНК, можно идентифицировать виды микроорганизмов. С помощью количественного определения РНК в пробе
можно судить о метаболической активности микроорганизмов.
Работы, выполненные с применением молекулярных методов,
уже внесли вклад в исследование биоразнообразия микроорганизмов, развивающихся на стенописи, на скульптуре из камня и на
стенах архитектурных памятников, в пещерах и гротах с росписями. Так, например, молекулярными методами были обнаружены

Н.Л. Ребрикова
8
бактерии, относящиеся к домену архебактерий, которые никогда
ранее не были известны для этих мест обитания. Более широкое
проникновение новых методов исследования, вероятно, приведет
к повышению качества диагностики микробных повреждений.
Однако, как справедливо, отмечает ряд исследователей, для изучения микроорганизмов, развивающихся на памятниках искусства и культуры, не могут использоваться только молекулярные методы, скорее они могут дополнять и обогащать классические методы исследования.
Произведения искусства и памятники культуры являются непростыми объектами для микробиологических исследований не
только из-за ограничений в количестве и методах сбора материала. Многие из них имеют следы микробных повреждений, которые произошли давно. Пропагулы грибов и клетки микроорганизмов в составе старых повреждений могут потерять жизнеспособность, при этом внешние признаки их развития сохраняются: налеты, пигментные пятна и другие, наличие которых вызывает тревогу у хранителей коллекций и реставраторов. В этом случае только
сопоставление результата микроскопии и культурального исследования (посевов) помогут разделить старые и произошедшие
недавно повреждения, и отделить случайных контаминантов от
микроорганизмов, вызвавших повреждение памятника. Проведенные в последние годы обследования показали, что в составе колоний микроорганизмов, развившихся на музейных предметах, вследствие аварий или нарушения условий хранения, потеря пропагулами грибов жизнеспособности происходит медленно. Скорость ее
зависит от глубины анабиоза, который определяется параметрами окружающей среды, от типа спор грибов (споры полового происхождения сохраняют жизнеспособность более длительное время при прочих равных условиях), физико-химических свойств материалов, на которых произошло развитие. В отличие от них в составе нетипичных колоний (микроколоний), развившихся в условиях стресса (адсорбция загрязнениями на поверхности гидрофобных материалов микропорций конденсата, образующегося вследствие нарушения циркуляции воздуха) пропагулы грибов теряют
жизнеспособность быстро (рис. 8-11). Обнаружение при обследо