Ученые из ФИЦ Биотехнологии РАН определили, что художественные краски на основе цинка практически не разрушаются микроскопическими грибами, тогда как охра, серо-зеленые, желтые и красные земельные пигменты, содержащие железо, наименее устойчивы к грибному поражению. Полученные данные помогут реставраторам заранее определять уязвимые участки ценных живописных работ и подбирать эффективные средства для их защиты. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале npj Heritage Science.
Многие старинные иконы, представляющие художественную ценность, написаны на деревянных основах, проклеенных ветошной тканью (паволокой) и покрытых мелованным или гипсовым грунтом (левкасом). На этот многослойный материал иконописцы наносили пигменты (краски), смешанные как правило с яичным желтком и стабилизирующими природными веществами. Сейчас такие произведения искусства хранятся в музеях и храмах, но даже в благоприятных условиях они могут подвергаться воздействию плесеневых грибов, споры которых могут сохраняться в древесине, или попадать на картину из окружающей среды.
| Грибы разрушают грунтовую основу работы, а также сами пигменты, вызывая потемнение, растрескивание и полную утрату красочного слоя. При этом реставраторы давно заметили необычную закономерность: одни участки картины разрушаются гораздо быстрее, чем другие. Почему так происходит выяснили ученые ФИЦ Биотехнологии РАН (Москва).
Авторы научной рабаты исследовали два микроскопических гриба — зигомицет Syncephalastrum contaminatum и аскомицет Cladosporium sphaerospermum, которые обнаружили на поверхности иконы XVI века «Сошествие во ад» из собрания Третьяковской галереи, куда икона поступила в 1930-х г. из старообрядческого храма Успения Пресвятой Богородицы на Апухтинке (ныне Новоселенский пер., Таганка, Москва).
Для эксперимента in situ идентифицированные микроорганизмы выращивали на специально созданных макетах на деревянной подложке, красочный слой которых содержал пигменты неорганической природы, применяемые в современной реставрационной практике: охру, кадмиевый желтый, английский красный, серо-зеленый, сиенну жженую, цинковый белый, а также различные комбинации этих пигментов и укрывочные лаки. Оказалось, что земельные пигменты, содержащие оксиды и гидроксиды железа – серо-зеленые, охристые, красные, стремительно разрушаются под воздействием Syncephalastrum contaminatum, и значительно медленнее при Cladosporium sphaerospermum. Цинковые белила и их комбинации поражались обоими грибами значительно медленнее. |
 Диагностика иконы |
Предварительно ученые проанализировали данные энергодисперсионного ренгеноспектрального анализа химического состава этих пигментов, и выявили доминантные металлы, входящие в состав красок – это железо, цинк, кобальт и кадмий.
Далее была проведена серия экспериментов in vitro по определению полумаксимальной концентрации ингибирования роста исследуемых грибов с этими металлами в питательной среде. Оказалось, что зигомицет проявляет устойчивость к высоким концентрациям железа и цинка в питательной среде, в то время как он оказался чувствителен к тяжелому токсичному кадмию. Меланизированный темный же аскомицет, напротив, оказался несколько чувствительнее к железу, цинку и кобальту, однако, в отличие от зигомицета проявил рост на среде с кадмием.
Агрессивные «пищевые» предпочтения зигомицета во многом объясняются его способностью производить сидерофоры, кластеры которых были обнаружены авторами работы при прочтении полного генома микроорганизма, — это молекулы-хелаторы, помогающие извлекать жизненно необходимое железо из окружающей среды (в данном случае из земельных пигментов) и использовать его для функционирования собственных клеток. Гриб аскомицет не обнаружил в своем геноме таких кластеров, однако он оказался более стойким к воздействию кадмия, занимающему седьмое место среди наиболее токсичных тяжёлых металлов в соответствии с рейтингом токсикологического профиля (Agency for Toxic Substance and Disease Registry, США, 2017 г.).
 Рост Syncephalastrum contaminatum на макетах схудожественными материалами |
 Рост Cladosporium sphaerospermum на макетах схудожественными материалами |
«Наша работа показала, что чувствительность произведений искусства к повреждению плесневыми грибами зависит не только от органической составляющей художественных материалов (связующие, адгезивы, смолы, воски и т.д.), но и от химического состава пигментов и способности микроорганизмов «переваривать» их . Прежде всего необходимо уделять внимание областям с охристыми, коричневыми, красно-оранжевыми красками, содержащими железо. Пигменты, содержащие тяжелые металлы, такие как кадмий, цинк и др. менее заметно повреждаются. Представленная в нашем исследовании информация будет полезна реставраторам: зная состав красок на конкретном участке иконы, можно прогнозировать, где быстрее всего появятся очаги биоповреждения, и заранее обрабатывать их современными фунгицидами», — рассказывает Дарья Авданина, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник группы генетической инженерии грибов ФИЦ Биотехнологии РАН.