The microbiome in art

Gemeinsam mit der Restauratorin Beate Sipek von der Akademie der bildenden Künste untersuchen die beiden Forscherinnen seit Oktober 2021 die Wände von zwei Gebäuden: die der Virgilkapelle, einer unterirdischen Gruft neben dem Wiener Stephans-

Together with the conservator, Beate Sipek from the Academy of Fine Arts, the two researchers have been investigating the walls of two buildings since October 2021: that of the Virgil Chapel, an underground crypt next to St. Stephen’s Cathedral in Vienna, and that of the Mauerbach Charterhouse in Lower Austria. Both are

dom, und die der Kartause Mauerbach in Niederösterreich. Beide neigen zu Salzkristallisation. Das schädigt nicht nur das Mauerwerk, es zieht auch salzliebende Bakterien an, die pinkfarbene Pigmente produzieren und zusätzlich einen ästhetischen Schaden verursachen.

Mittels DNA-Analysen wollen die Forscherinnen herausfinden, wie verschiedene Restaurierungs- und Konservierungsverfahren wirken und inwieweit sie optimiert werden können, um die rosa Verfärbungen künftig zu unterbinden. Analysiert wird auch, welche Auswirkungen der Klimawandel auf die Salzkristallisation und in weiterer Folge auf die mikrobielle Besiedlung des Mauerwerks hat. Die erforderlichen Proben werden seit Herbst in der Virgilkapelle und ab Jänner 2022 in der Kartause Mauerbach entnommen. prone to salt crystallization. This not only damages the masonry, it also attracts salt-loving bacteria that produce pink pigments and also cause aesthetic damage.

Using DNA analysis, the researchers want to find out how different restoration and conservation processes work and to what extent they can be optimized in order to prevent the pink discoloration in the future. The impact of climate change on salt crystallization and subsequently on the microbial colonization of the masonry will also be analyzed. The necessary samples were taken in the Virgil Chapel in autumn and samples will be taken from the Mauerbach Charterhouse in January 2022.

„Um die gesamte Bandbreite der mikrobiellen Vielfalt in der Kapelle und der Kartause, aber auch ihre Funktion zu erfassen, wenden wir eine Kombination von hochmodernen Next- und Third-Generation-Sequencing-Methoden an“, erklärt Alexandra Graf. Mittels Metagenom-Analyse wird die taxonomische Zusammensetzung der Proben untersucht und erforscht, welche Mikroorganismen auf den Wänden der beiden Gebäude leben. „Wir wollen aber auch wissen, welche Prozesse in diesen mikrobiellen Gemeinschaften stattfinden“, so die Bioinformatikerin. „Dazu führen wir Metatranskriptom-Analysen durch, die uns sagen, was die mikrobielle Gemeinschaft zum Zeitpunkt der Probennahme gerade tut.“ “In order to record the entire range of microbial diversity in the chapel and the Charterhouse, as well as their function, we use a combination of state-of-the-art next and third generation sequencing methods,” explains Alexandra Graf. Metagenome analysis will be used to examine the taxonomic composition of the samples and analyze which microorganisms live on the walls of the two buildings. “However, we also want to know which processes take place in these microbial communities,” explains the bioinformatician. “To do this, we perform metatranscriptome analyses that tell us what the microbial community is doing at the time the sample is taken.”

Die Ergebnisse der Analysen im Rahmen des Projekts sollen dazu beitragen, das Mikrobiom auf salzhaltigen Mauerflächen und die Prozesse und Veränderungen, die dort stattfinden, besser zu verstehen. Außerdem sollen neue Verfahren zur Entsalzung und Konservierung von historischen Gebäuden entwickelt werden. „Mithilfe modernster bioinformatischer Analysemethoden können wir – hoffentlich – zu verbesserten Lösungsansätzen bei der Erhaltung von historischen Kulturdenkmälern beitragen“, so Alexandra Graf. Sie geht davon aus, dass in den kommenden drei Jahren langfristig erfolgreiche Konservierungsmaßnahmen entwickelt werden können, die der Beschädigung von historischen Objekten künftig entgegenwirken, und zwar – im Idealfall – bevor sie überhaupt entstehen. Bei der Datenanalyse wird Graf von einer Studentin des Masterstudiengangs Bioinformatik an der FH Campus Wien unterstützt. Diese arbeitet seit November 2021 am Projekt „Pretty in Pink“ mit, das aus Mitteln des Förderprogramms „Heritage Science Austria“ der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) finanziert wird.

The results of the analyses within the framework of the project should help to better understand the microbiome on salty wall surfaces and the processes and changes that take place there. In addition, new processes for the desalination and conservation of historical buildings will be developed. “With the help of stateof-the-art bioinformatic analysis methods, we will hopefully be able to contribute to the improvement of approaches to the preservation of historical cultural monuments,” says Alexandra Graf. She expects that successful long-term conservation measures can be developed over the next three years that will counteract damage to historical objects in the future, ideally before it even arises. Graf will be supported in the data analysis by a student in the Master’s Degree Program Bioinformatics at FH Campus Wien. She has been working on the “Pretty in Pink” project since November 2021, which is funded by the “Heritage Science Austria” funding program from the Austrian Academy of Sciences (ÖAW).

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