特邀主编点评

生物多样性是遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性三个层次相互交织而成的生物-生态学复合体系。全球17个生物多样性最为丰富的国家组成了超级生物多样性国家同盟 (Like-Minded Mega diverse Countries,LMMC)，中国是该同盟成员国之一，生物多样性位列第8。

中国作为海陆兼备的大国，地貌和气候复杂多样，广袤的国土上不仅孕育了如冰川、盐湖、热泉、喀斯特洞穴等所有陆地生态系统类型，而且各类生态系统面积辽阔，既有覆盖9个省份及自治区，绵延4500千米，跨越4个不同自然地带，面积位居世界第三的荒漠，也有分布在西部青藏高原和东北大、小兴安岭，同样面积位列世界第三的多年冻土。伴随着科技重器的发展和“上天、入地、下海、登极”的步伐，中国生物多样性的疆域也不断拓展。继1985年初建成南极长城站后，我国在南北两极陆续建立了5座科考站。近10年来，“蛟龙”号、“深海勇士”号和“奋斗者”号深海载人潜水器，不断创造新的深度，采集到了来自热液区、冷泉区和冷水珊瑚林三大海底生态系统的各类样品。在此基础上，中国建立了极地微生物种质资源库和大洋微生物菌种库。2020年“奋斗者”号在地球“第四极”马里亚纳海沟10909米深处成功坐底，标志着我国对大洋最深生物圈的探索已经开始。

在生物多样性的应用领域中，其药用价值一直倍受关注。以抗生素为代表的微生物药物在人类健康、病虫害防治和食品安全等方面发挥了重要作用。但近几十年来，新机制新结构抗生素研发进展缓慢，而已知抗生素发现重复率极高，新抗生素发现遇到了资源瓶颈。从以往尚未探索或开发的特境微生物中发现新抗生素的前景如何？针对这一问题，2013年以来，洛克菲勒大学Sean F.Brady教授的研究团队开展了一系列探索工作。他们通过公众科学项目“来自泥土的药物”，收集了世界5大洲不同生境，如热带雨林、草原、沙漠、沼泽、盐碱地和热泉等185份土壤样品，通过对这些样品进行聚酮类和非核糖体肽类生物合成基因的化学-生物地理学调查，发现地理距离及生境与微生物组次级代谢产物的生物合成基因之间有重要的相关性：地理距离越远，且生境不同的土壤微生物组，其次级代谢产物生物合成基因的序列差异越大，产生新颖的次级代谢产物的潜力越大。此外，该研究团队对澳大利亚397个地点采集的样本分析表明，微生物组生物合成基因差异与采集地的纬度及土壤pH值关系密切。已有的研究表明，目前发现和利用的药用微生物只是冰山一角，大量新微生物资源尚未获得，大量微生物天然产物尚待发掘，其中栖息于寡营养、干旱的沙漠等生境中的微生物，由于具有更为丰富而多样的生物合成基因，从中发现新抗生素的几率也较高。据不完全统计，2009—2020的十余年间，仅从来源于深海、沙漠、火山、极地的链霉菌培养液中已发现155个新天然产物。

“环境多样性-微生物物种多样性-生物合成基因多样性-化学结构多样性”这一简化的关系链是天然微生物新药发现的基础。自2001年始，联合国大会确立每年的5月22日为“国际生物多样性日”。《中国抗生素杂志》编辑部汇集了我国十几家科研院所及高校的微生物药学同行，在海洋、红树林、盐湖、荒漠和盐碱地等特殊生态环境微生物领域开展的研究工作，出版了2022年第5期“特殊生态环境微生物及次级代谢产物”专辑，以飨读者，由于论文较多，专辑分2期刊出。

专辑中有5篇关于红树林微生物分离、活性筛选、新物种发现和次级代谢产物相关的研究论文，表明我国红树林研究基础较好。我国海岸线漫长，东南沿海红树林从浙江乐清一直延伸到广西防城港，同时红树林在我国海南省和台湾省沿海及港澳地区均有分布，因此高生产力的红树林仍然是研究者热衷的特境。红树林通常被归为海洋生态系统，加上3篇引人注目的极地和深海环境来源药用微生物的研究论文，海洋领域的综述和论文占了一半篇幅，这表明海洋微生物资源开发已在微生物天然产物研究领域占据了非常重要的位置，我国微生物药物向极地深海进军的成果也在不断涌现。

专辑中内蒙古锡林郭勒盟盐湖、新疆艾丁湖畔盐生植物柽柳、塔克拉玛干沙漠植物和宁夏盐碱地等来源的药用微生物研究，均与干旱盐碱特境有关，这也是我国另一类重要的特境。代号为166A的新抗生素玄奘米星是这一特境的代表成果，166A是迄今世界上分子量最大，且具有罕见四糖结构的硫肽类新抗生素，天然的多糖基取代使其在改善水溶性方面具有先天的结构优势，已有的体内外抗耐药菌活性结果表明其具有一定的成药潜力。166A的产生菌，小单孢菌属菌株TMD166分离自我国新疆塔克拉玛干沙生植物。可见，荒漠特境资源如Sean F.Brady研究组指出的那样，是发现新抗生素的重要来源。

总之，本专辑的论文或综述，反映了近年来我国科研人员在特境来源微生物及其次级代谢产物的一些研究进展。相信随着我国特境微生物资源的不断开拓，难培养微生物分离与培养技术的进步，微生物生物合成基因挖掘和激活策略的驱动，以及基于质谱可视化的化合物排重和发现技术的应用，我国新抗生素发现效率和微生物药物研发将取得长足进步。

孙承航

2022年5月8日