生物膜逐渐影响到吴哥窟和杰佛逊纪念馆等名胜古迹

2016年八月，华府杰佛逊纪念馆上的生物膜黑斑。 PHOTOGRAPH BY JIM LO SCALZO, EPA/REDUX

位于柬埔寨吴哥窟的巴戎寺同样受为生物膜覆盖。 PHOTOGRAPH BY JIM RICHARDSON, NATIONAL GEOGRAPHIC

意大利哈德良别墅（Hadrian’s Villa）卡诺普斯柱廊（Canopus colonnade）上，整排被生物膜覆盖的雕像。哈德良别墅为联合国教科文组织列入世界文化遗产名录的遗迹之一。 PHOTOGRAPH BY DEAGOSTINI, GETTY IMAGES

（神秘的地球uux.cn报道）据美国国家地理（撰文：Michelle Z. Donahue 编译：林品竹）：生物膜逐渐影响到吴哥窟和杰佛逊纪念馆等名胜古迹，其利弊引发热议。

华府有许多希腊罗马式白色大理石建筑，代表美国追求自由独立的精神。如今，这些民主圣殿的外观却开始出现瑕疵：每块石材上多了黑斑，最明显的是杰佛逊纪念馆。也不过十年光景，便从雪亮渐变为严重斑驳。而类似的黑色黏膜也出现在义大利的罗马遗迹、古埃及神庙和柬埔寨吴哥窟的石像脸上。

这些斑点不堪入目，但会损害到建筑物本体吗？

目前仍未知。不过相较之下，那些历史没那么悠久、尚称白净的美国纪念碑，正好可以让科学家们来研究这种生物膜从哪冒出、生长甚至蔓延，以厘清这些黑膜对于世界建筑遗产究竟是保护或伤害。

美国国家公园服务处（the U.S. National Park Service）的资深保护专家朱迪．雅各（Judy Jacob）说。 「「当我们研究愈深入，就发现情况愈不单纯。不能说这种情况发生地比想像中还快，应该说现在还没有人真的去在意过整个过程的时序；它们总是突然间就出现在我们眼底。」

打不死的那层膜

生物膜看起来并非一团烂泥，反而更像是乌黑尘埃，它是集结了细菌、藻类和真菌所组成的生态系统，并形成一层怪异且结构顽强的薄膜。这些微生物繁殖时会产生一层类似聚合物的胶质，紧黏在它们所附着的表面上。细菌会制造保护性色素，而胶质本身则会因接触空气分子而变黑。

细菌生物膜充斥在我们的日常生活之中，无所不在，随时随地附着在任何表面；从人类五脏六腑到海面，都被这些微生物占据。

生物膜是由荷兰科学家安东尼．范．雷文霍克（Antoni van Leeuwenhoek）在利用显微镜研究他牙齿上「微小动物」（animalcules）时，于1683年提出的概念。在他的笔记中提到，就算用醋漱口之后，这些生物仍不动如山。

雷文霍克的研究让世人对生物膜的顽强程度有了初步认识。尽管强力洗涤、刮除和浸泡杀菌药品可以在一段时间内削弱这些生物，然而要将这些生态群尽数歼灭是不可能的任务。最终这些存活下来的微生物将会继续发展出更顽强的殖民地，因此斑驳的毛病迟早会复发。

那为何这些在石造遗迹上恣意横行的生物膜，直到最近才成为热门话题呢？

至少在美国，最主流的理论认为原因出在空气品质变好。讽刺的是，自1970年代开始逐步制定的空气清净法（Clean Air Act）减少了雨水的酸度，而少了酸雨影响的细菌团便更加横生。

除此之外，像杰佛逊纪念馆这样的建筑，历经风吹雨打后也逐渐老旧。它在1943年刚竣工时，表面光可鉴人；渐渐地，光彩随着时间流逝，更成为对生物膜极具吸引力的寄居所。

有一类铵盐化合物的杀菌剂，可暂时性消除生物膜以及它们所产生的污斑，但雅各对这种得周期性施加化学药剂的行为合理性提出了质疑，并关注了长期使用铵盐化合物对周遭环境可能产生的影响。

米兰大学微生物学家费德莉卡．维拉（Federica Villa）说：「我们现在的策略不再是杀死这些微生物，而是该如何让它们弃械投降。」她和蒙大拿州立大学生物膜工程中心（Center for Biofilm Engineering）共同研究华府建筑群的黑斑现象。 「如果能了解这层生物膜机制的话，就可以用更高明的方式来解决这个问题，而不是蛮力使用杀菌剂或抗生素。」

是敌是友？

与此同时，这些建筑保存专家和研究员之间的争论如火如荼进行中：生物膜真的对建筑表面造成伤害了吗？如果是，该怎么进行修复？反之，如果事实上微生物能对这些建筑产生保护作用，为了外观而将它们扫除是否值得？

生物膜相关的研究直到1970年代才逐渐发展起来，许多研究员向来认为青苔和生物膜层产生的化学反应以及穿透、附着的现象，有损其盘据的建筑底基。

化学或是物理上最直接的证据便是底基的崩解，也的确有这种现象：今年稍早有篇埃及研究指出，阿比多斯（Abydos）的俄赛里昂石棺室（Osirion sarcophagus chamber ）内，由于空气湿度增加，导致更多种类的真菌繁衍，对石壁造成化学侵蚀。

然而维拉却发现，生物膜似乎提供保护作用。她在实验室中培殖这些微生物群落、监控生长情况。截至目前为止，其研究结果显示，这层膜可以阻止过量的水分渗透石板，而渗水问题恰恰是石造建筑常会面临到的威胁。

「我们仍在尝试在美观和顺其自然之间找到一个平衡点。」华府国家广场和纪念公园的资源管理负责人凯萨琳．杜威（Catherine Dewey）说。杜威长期参与测试各种移除或是减缓生物膜的方法，包括一种高强度的雷射疗法。

维拉则坚持，必须逐一调查、辨识，以判定这些作怪黑斑的真实身分。当大部分的真菌正让阿比多斯的砂岩恶化时，杰佛逊纪念馆或是世上其他遗迹的黑斑，或许正发挥着防风、防雨又防晒等功效。简单来说，每个地方的情况都不尽相同，因此我们不能简单地认定，生物膜对建筑必然有益或恶性冲击。

「除了那些生物的身分以外，我们更想知道它们有什么能耐。我们对了解生物膜的实用程度很有兴趣。它们的活动情形、新陈代谢的过程……我们正试着从不同的观点来看生物膜。」维拉说。

维拉和研究伙伴同时也在研究世界各地生物膜层的共同习性，尝试控制微生物行为。假使一切顺利，她们或许很快就能研究出利用生物膜来保护文化遗产，并且不产生丑陋黑斑的方法。

「生物膜很常见，如果我们能更了解生物膜，未来我们可以制造生物膜，甚至将它们应用在农业、工业和生物修复科技等领域。」维拉说。