PNAS:生物多边界相互作用在地下文化遗址微生物控制中的进展

距今1800多年，位于河南省郑州市新密市，被称为中国第一座东汉墓葬。1988年1月，被列为全国重点文物保护单位。地宫中保存的画像石刻(如《宴饮百戏图》、《豆腐制作图》等。)详细记录了东汉时期人们的衣食住行，在中国考古和艺术史上占有极高的地位，目前墓室中已经爆发了微生物(图1)，但原因不明。中科院南京土壤研究所冯友志研究员联合敦煌研究院、东南大学、南京林业大学、南京工业大学、南京农业大学、西班牙塞维利亚自然资源与农业生物研究所等单位，结合野外调查、扩增子和宏基因组测序、菌株生理生化鉴定和生物相互作用实验，从微生物生态和生理两个方面系统地解释了大湖亭汉墓微生物群形成和爆发的生态过程(图2)。

发现大湖亭汉墓中的微生物群由放线菌为主的细菌和原生动物为主的跳虫组成。断代汉墓中的微生物物种来源于周围环境，即周围环境提供了墓葬的微生物物种库。放线菌释放信号分子气味剂，吸引原生动物跳虫捕食，增加其扩散能力；反过来，放线菌可以提高跳虫对病原微生物的抵抗力，形成互利共生的物种。由于跳虫喜欢温湿度稳定的黑暗环境，地下墓室打开后，一开始会有少量跳虫携带放线菌进入地下墓室。由于放线菌具有较强的底物代谢能力，通过捕食竞争(或中度差异)更容易被墓壁和壁画上的其他细菌定殖；同时，由于放线菌可以产生多种抗菌物质，通过干扰竞争过程抑制其他细菌的生长。一旦放线菌在地下墓室中定殖，就会释放出更多的气味物质，进一步吸引跳虫携带更多的放线菌，最终导致大湖亭汉墓微生物的爆发。

研究表明，微生物物种的跨界互利和竞争等生态过程的协调是地下文化遗址(墓葬、洞穴等)微生物群来源、迁移、定殖和爆发的重要途径之一。).本研究是国内外首次将生态学理论应用于环保微生物的研究。结合以往在微生物学和环境微生物学方面的认知和实践，将有助于科学家更好地理解、制定和实施有效的环境保护措施。

该研究结果发表在《美国国家科学院院刊》 (PNAS)上。本研究得到了国家重点研发项目“墓葬壁画原位保护关键技术研究项目”和敦煌研究院的支持。