名勝古蹟長「黑斑」？原來是生物膜作怪

這些斑點不堪入目，但會損害到建築物本體嗎？

目前仍未知。不過相較之下，那些歷史沒那麼悠久、尚稱白淨的美國紀念碑，正好可以讓科學家們來研究這種生物膜從哪冒出、生長甚至蔓延，以釐清這些黑膜對於世界建築遺產究竟是保護或傷害。

美國國家公園服務處（the U.S. National Park Service）的資深保護專家朱迪．雅各（Judy Jacob）說。「「當我們研究愈深入，就發現情況愈不單純。不能說這種情況發生地比想像中還快，應該說現在還沒有人真的去在意過整個過程的時序；它們總是突然間就出現在我們眼底。」

打不死的那層膜

生物膜看起來並非一團爛泥，反而更像是烏黑塵埃，它是集結了細菌、藻類和真菌所組成的生態系統，並形成一層怪異且結構頑強的薄膜。這些微生物繁殖時會產生一層類似聚合物的膠質，緊黏在它們所附著的表面上。細菌會製造保護性色素，而膠質本身則會因接觸空氣分子而變黑。

細菌生物膜充斥在我們的日常生活之中，無所不在，隨時隨地附著在任何表面；從人類五臟六腑到海面，都被這些微生物佔據。

生物膜是由荷蘭科學家安東尼．范．雷文霍克（Antoni van Leeuwenhoek）在利用顯微鏡研究他牙齒上「微小動物」（animalcules）時，於1683年提出的概念。在他的筆記中提到，就算用醋漱口之後，這些生物仍不動如山。

雷文霍克的研究讓世人對生物膜的頑強程度有了初步認識。儘管強力洗滌、刮除和浸泡殺菌藥品可以在一段時間內削弱這些生物，然而要將這些生態群盡數殲滅是不可能的任務。最終這些存活下來的微生物將會繼續發展出更頑強的殖民地，因此斑駁的毛病遲早會復發。

那為何這些在石造遺跡上恣意橫行的生物膜，直到最近才成為熱門話題呢？

至少在美國，最主流的理論認為原因出在空氣品質變好。諷刺的是，自1970年代開始逐步制定的空氣清淨法（Clean Air Act）減少了雨水的酸度，而少了酸雨影響的細菌團便更加橫生。

除此之外，像傑佛遜紀念館這樣的建築，歷經風吹雨打後也逐漸老舊。它在1943年剛竣工時，表面光可鑑人；漸漸地，光彩隨著時間流逝，更成為對生物膜極具吸引力的寄居所。

有一類銨鹽化合物的殺菌劑，可暫時性消除生物膜以及它們所產生的污斑，但雅各對這種得週期性施加化學藥劑的行為合理性提出了質疑，並關注了長期使用銨鹽化合物對周遭環境可能產生的影響。

米蘭大學微生物學家費德莉卡．維拉（Federica Villa）說：「我們現在的策略不再是殺死這些微生物，而是該如何讓它們棄械投降。」她和蒙大拿州立大學生物膜工程中心（Center for Biofilm Engineering）共同研究華府建築群的黑斑現象。「如果能了解這層生物膜機制的話，就可以用更高明的方式來解決這個問題，而不是蠻力使用殺菌劑或抗生素。」

是敵是友？

與此同時，這些建築保存專家和研究員之間的爭論如火如荼進行中：生物膜真的對建築表面造成傷害了嗎？如果是，該怎麼進行修復？反之，如果事實上微生物能對這些建築產生保護作用，為了外觀而將它們掃除是否值得？

生物膜相關的研究直到1970年代才逐漸發展起來，許多研究員向來認為青苔和生物膜層產生的化學反應以及穿透、附著的現象，有損其盤據的建築底基。

化學或是物理上最直接的證據便是底基的崩解，也的確有這種現象：今年稍早有篇埃及研究指出，阿比多斯（Abydos）的俄賽里昂石棺室（Osirion sarcophagus chamber）內，由於空氣濕度增加，導致更多種類的真菌繁衍，對石壁造成化學侵蝕。

然而維拉卻發現，生物膜似乎提供保護作用。她在實驗室中培殖這些微生物群落、監控生長情況。截至目前為止，其研究結果顯示，這層膜可以阻止過量的水分滲透石板，而滲水問題恰恰是石造建築常會面臨到的威脅。

「我們仍在嘗試在美觀和順其自然之間找到一個平衡點。」華府國家廣場和紀念公園的資源管理負責人凱薩琳．杜威（Catherine Dewey）說。杜威長期參與測試各種移除或是減緩生物膜的方法，包括一種高強度的雷射療法。

維拉則堅持，必須逐一調查、辨識，以判定這些作怪黑斑的真實身分。當大部分的真菌正讓阿比多斯的砂岩惡化時，傑佛遜紀念館或是世上其他遺跡的黑斑，或許正發揮著防風、防雨又防曬等功效。簡單來說，每個地方的情況都不盡相同，因此我們不能簡單地認定，生物膜對建築必然有益或惡性衝擊。

「除了那些生物的身分以外，我們更想知道它們有什麼能耐。我們對了解生物膜的實用程度很有興趣。它們的活動情形、新陳代謝的過程……我們正試著從不同的觀點來看生物膜。」維拉說。

維拉和研究夥伴同時也在研究世界各地生物膜層的共同習性，嘗試控制微生物行為。假使一切順利，她們或許很快就能研究出利用生物膜來保護文化遺產，並且不產生醜陋黑斑的方法。

「生物膜很常見，如果我們能更了解生物膜，未來我們可以製造生物膜，甚至將它們應用在農業、工業和生物修復科技等領域。」維拉說。

撰文：Michelle Z. Donahue

編譯：林品竹