Consolidation effect of Sanxingdui relic ancient ivory by biomineralization with Sporosarcina pasteurii and Bacillus subtilis, and metatranscriptomic analysis
本研究表明，利用贴近孢子杆菌（*Sporosarcina pasteurii*）和枯草芽孢杆菌（*Bacillus subtilis*）的复合微生物诱导碳酸钙沉淀（MICP）技术，通过显著增强机械强度并降低孔隙率，有效地加固了退化的三星堆水淹象牙，同时元转录组分析显示，该过程上调了关键酶基因，并抑制了通用代谢途径。
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想象一下，你是一名考古学家，手里拿着一件如此脆弱的历史碎片，感觉就像一块随时会碎成粉末的干海绵。对于许多古代文物，尤其是那些被埋在地下数千年的象牙制品来说，这就是现实。随着时间的推移，将这些材料连接在一起的“胶水”——天然蛋白质和纤维——逐渐腐烂，只留下一个由矿物质构成的空洞、脆弱的骨架。为了拯救它们，科学家需要用某种强韧但温和的东西填补这些空洞，这种东西必须能够完美契合，且不会改变文物的外观。
于是，一个被称为“保护科学”的领域登场了，在这里，研究人员扮演着微观石匠的角色。他们最喜欢的工具之一是“微生物诱导碳酸钙沉淀”（MICP）技术。把这想象成雇佣了一支由细菌组成的微型、隐形的建筑队。这些细菌并不只是坐视不管；它们摄取特定的食物（如尿素），并将其作为副产品，分泌出一种名为碳酸钙的天然水泥。这就像细菌正在文物的裂缝中进行“3D打印”石质胶水，将脆弱的海绵变回坚硬的岩石。科学家们一直在问的一个大问题是：我们能否通过将不同类型的细菌混合在一起，而不是只使用一种，来让这支建筑队工作得更快、更强？
这正是研究团队试图通过使用一件非常特殊且受损严重的文物来测试的过程：从中国三星堆遗址出土的古代象牙。这些象牙遗物状况极差，由于经历了高温和长期埋藏，变得松散且布满裂纹。研究人员决定尝试一种“搭档”方案。他们将两种不同的细菌配对：一种是Sporosarcina pasteurii，它是产生脲酶（启动水泥制造过程的工具）的高手；另一种是Bacillus subtilis，它是产生碳酸酐酶（加速过程的辅助酶）的冠军。
结果令人印象深刻。在用这对细菌组合处理象牙后，材料不仅外观未变，而且强度显著提升。研究人员测量发现，象牙的抗压强度跃升至20.92 MPa，是未经处理、正在崩解的象牙强度的2.49倍。更棒的是，这种处理并没有破坏文物的外观。其颜色变化极其微小（在颜色标度上小于1.81），人类肉眼几乎无法察觉差异，而且裂缝被一种与象牙天然颜色完美匹配的水泥填满了。
但科学家们并未止步于观察其是否有效，他们还想知道这些细菌是如何表现的。他们利用先进的遗传学工具来“倾听”细菌的“对话”。他们发现，当细菌忙于建造水泥时，它们实际上放慢了正常的生长和进食速度。相反，它们调高了负责制造建筑工具（即脲酶和碳酸酐酶）的相关基因的“音量”。看来，细菌知道自己处于困难的环境中，于是将所有的精力都集中在了手头的任务上。有趣的是，虽然Bacillus subtilis是混合物中最常见的细菌，但Sporosarcina pasteurii在水泥制造过程中数量反而增加了，这表明它更适合应对建筑现场不断变化的碱性环境。
简而言之，这项研究表明，将这两种特定的细菌混合在一起，可以为脆弱的古代象牙创造出一套强大的天然修复包。它填补了孔洞，使强度翻倍，并让文物看起来与原来一模一样，为拯救历史免于化为尘土提供了一种充满前景的新方法。
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