npj Herit. Sci. | 三星堆古象牙土壤-象牙界面微生物动态的多组学研究
近日，四川大学生命科学学院、四川大学考古科学中心与四川省文物考古研究院等单位合作，在文化遗产科学领域期刊 npj Heritage Science 发表题为 “Multi-omics insights into microbial dynamics at the soil-ivory interface of ancient ivory from Sanxingdui” 的最新论文，介绍了关于三星堆遗址出土古象牙土壤-象牙界面微生物动态的科学研究成果。该文由四川大学周智威、劳光杰、吕珊等共同完成，孙群教授、原海兵教授与谭雪梅副教授为通讯作者。研究综合扩增子测序、宏基因组、代谢组和空气微生物监测，系统分析了古象牙从发掘、清理到临时保存过程中微生物群落组成、功能和来源的变化，为潮湿环境下出土有机质文物的现场保护和长期保存提供了新的科学依据。
三星堆遗址在2020-2022年发现的祭祀坑中出土了大量的古象牙。象牙主要由矿化羟基磷灰石和残余胶原等有机组分构成，长期埋藏于潮湿地下环境后，材料结构疏松、孔隙发育；出土后又会迅速经历含水率、氧气、温度和微生物暴露条件的变化，容易出现开裂、粉化、微生物定殖和潜在生物劣化等风险。与石质、陶质等材料相比，出土象牙对环境波动和微生物活动更为敏感，因此其保护不仅依赖库房保存条件，也与发掘、清理和暂存等现场操作过程密切相关。
图1 三星堆遗址古象牙样品采集与表面微生物定殖现象。
本研究围绕三星堆古象牙保护中的关键过程，选取三个连续操作阶段开展比较：一是发掘早期与象牙直接接触的界面土壤，二是象牙表面清理过程中获得的残留土，三是临时冷藏保存后的象牙表面。研究团队同时对祭祀坑、残留土清理室和临时冷藏库房中的空气微生物浓度进行监测，从“埋藏环境-清理过程-保存空间”的连续链条上评估古象牙相关微生物的来源、变化和潜在风险。
结果显示，不同祭祀坑早期界面土壤中的细菌和真菌群落存在明显空间差异，这种差异与土壤含水率、pH 和钾离子浓度等理化条件密切相关。该现象表明，古象牙周围微生物群落并非均一分布，而是受到局部埋藏微环境的显著影响。对发掘早期界面土壤开展微生物与理化指标监测，有助于为不同坑位、不同文物周边环境制定更有针对性的保护策略。
图2 不同祭祀坑早期界面土壤中细菌和真菌群落组成差异。
从发掘早期界面土壤到象牙表面残留土，微生物群落发生了明显的演替。研究显示，变形菌门相对丰度由 54.14% 升至 94.04%，提示发掘过程、清理操作和人为干预共同形成了较强的环境筛选效应。宏基因组分析进一步发现，残留土微生物功能主要富集于能量代谢、碳水化合物代谢、氨基酸代谢以及氮、硫代谢等通路；代谢组结果也显示，残留土与早期界面土壤之间存在多种差异代谢物。这些结果说明，清理阶段不仅是去除附着土壤的操作环节，也是象牙表面微环境和微生物功能快速变化的关键窗口。
微生物溯源结果显示，临时保存处理后，残留土壤是象牙表面微生物的重要来源之一。研究估计，象牙表面约 42.89% 的真菌和 33.59% 的细菌来源于残留土；同时，残留土中检测到的多个优势类群也出现在象牙表面。这一结果提示，在不损伤文物本体的前提下，尽量降低象牙表面残留土负荷，并对清理和暂存环境进行持续监测，是减少后续微生物定殖和潜在生物劣化风险的重要环节。
图3 早期界面土壤、残留土和暂存象牙之间的微生物来源关系。
空气微生物监测结果进一步显示，现场环境管理对象牙保护具有重要意义。2021 年冬季，K4 祭祀坑空气中真菌浓度曾达到 2880 CFU/m3。安装新风系统并加强人员消毒、防护等管理措施后，2022 年春季祭祀坑空气中细菌和真菌浓度明显下降，其中真菌浓度降至 56-459 CFU/m3。研究表明，空气过滤、人员规范进入、定期消毒和冷藏库房环境控制，可作为出土象牙现场保护流程中的重要管理手段。
图4 不同空间和季节条件下空气微生物浓度变化。
该研究将古象牙保护置于真实考古发掘和临时保存流程中进行考察，强调文物保护不是单一环节的问题，而是从出土前的埋藏微环境，到发掘、清理、转运、暂存乃至展陈前准备的全过程问题。多组学技术能够把肉眼不可见的微生物变化转化为可监测、可评估、可管理的保护指标。该研究为三星堆古象牙保护提供了过程导向的微生物学证据，也为潮湿环境下骨、角、牙等有机质文物的生物劣化风险评估提供了可借鉴的技术路径。
原文链接：https://doi.org/10.1038/s40494-026-02749-4