特邀主編點評

生物多樣性是遺傳多樣性、物種多樣性和生態系統多樣性三個層次相互交織而成的生物-生態學復合體系。全球17個生物多樣性最為豐富的國家組成了超級生物多樣性國家同盟 (Like-Minded Mega diverse Countries,LMMC)，中國是該同盟成員國之一，生物多樣性位列第8。

中國作為海陸兼備的大國，地貌和氣候復雜多樣，廣袤的國土上不僅孕育了如冰川、鹽湖、熱泉、喀斯特洞穴等所有陸地生態系統類型，而且各類生態系統面積遼闊，既有覆蓋9個省份及自治區，綿延4500千米，跨越4個不同自然地帶，面積位居世界第三的荒漠，也有分布在西部青藏高原和東北大、小興安嶺，同樣面積位列世界第三的多年凍土。伴隨著科技重器的發展和“上天、入地、下海、登極”的步伐，中國生物多樣性的疆域也不斷拓展。繼1985年初建成南極長城站后，我國在南北兩極陸續建立了5座科考站。近10年來，“蛟龍”號、“深海勇士”號和“奮斗者”號深海載人潛水器，不斷創造新的深度，采集到了來自熱液區、冷泉區和冷水珊瑚林三大海底生態系統的各類樣品。在此基礎上，中國建立了極地微生物種質資源庫和大洋微生物菌種庫。2020年“奮斗者”號在地球“第四極”馬里亞納海溝10909米深處成功坐底，標志著我國對大洋最深生物圈的探索已經開始。

在生物多樣性的應用領域中，其藥用價值一直倍受關注。以抗生素為代表的微生物藥物在人類健康、病蟲害防治和食品安全等方面發揮了重要作用。但近幾十年來，新機制新結構抗生素研發進展緩慢，而已知抗生素發現重復率極高，新抗生素發現遇到了資源瓶頸。從以往尚未探索或開發的特境微生物中發現新抗生素的前景如何？針對這一問題，2013年以來，洛克菲勒大學Sean F.Brady教授的研究團隊開展了一系列探索工作。他們通過公眾科學項目“來自泥土的藥物”，收集了世界5大洲不同生境，如熱帶雨林、草原、沙漠、沼澤、鹽堿地和熱泉等185份土壤樣品，通過對這些樣品進行聚酮類和非核糖體肽類生物合成基因的化學-生物地理學調查，發現地理距離及生境與微生物組次級代謝產物的生物合成基因之間有重要的相關性：地理距離越遠，且生境不同的土壤微生物組，其次級代謝產物生物合成基因的序列差異越大，產生新穎的次級代謝產物的潛力越大。此外，該研究團隊對澳大利亞397個地點采集的樣本分析表明，微生物組生物合成基因差異與采集地的緯度及土壤pH值關系密切。已有的研究表明，目前發現和利用的藥用微生物只是冰山一角，大量新微生物資源尚未獲得，大量微生物天然產物尚待發掘，其中棲息于寡營養、干旱的沙漠等生境中的微生物，由于具有更為豐富而多樣的生物合成基因，從中發現新抗生素的幾率也較高。據不完全統計，2009—2020的十余年間，僅從來源于深海、沙漠、火山、極地的鏈霉菌培養液中已發現155個新天然產物。

“環境多樣性-微生物物種多樣性-生物合成基因多樣性-化學結構多樣性”這一簡化的關系鏈是天然微生物新藥發現的基礎。自2001年始，聯合國大會確立每年的5月22日為“國際生物多樣性日”。《中國抗生素雜志》編輯部匯集了我國十幾家科研院所及高校的微生物藥學同行，在海洋、紅樹林、鹽湖、荒漠和鹽堿地等特殊生態環境微生物領域開展的研究工作，出版了2022年第5期“特殊生態環境微生物及次級代謝產物”專輯，以饗讀者，由于論文較多，專輯分2期刊出。

專輯中有5篇關于紅樹林微生物分離、活性篩選、新物種發現和次級代謝產物相關的研究論文，表明我國紅樹林研究基礎較好。我國海岸線漫長，東南沿海紅樹林從浙江樂清一直延伸到廣西防城港，同時紅樹林在我國海南省和臺灣省沿海及港澳地區均有分布，因此高生產力的紅樹林仍然是研究者熱衷的特境。紅樹林通常被歸為海洋生態系統，加上3篇引人注目的極地和深海環境來源藥用微生物的研究論文，海洋領域的綜述和論文占了一半篇幅，這表明海洋微生物資源開發已在微生物天然產物研究領域占據了非常重要的位置，我國微生物藥物向極地深海進軍的成果也在不斷涌現。

專輯中內蒙古錫林郭勒盟鹽湖、新疆艾丁湖畔鹽生植物檉柳、塔克拉瑪干沙漠植物和寧夏鹽堿地等來源的藥用微生物研究，均與干旱鹽堿特境有關，這也是我國另一類重要的特境。代號為166A的新抗生素玄奘米星是這一特境的代表成果，166A是迄今世界上分子量最大，且具有罕見四糖結構的硫肽類新抗生素，天然的多糖基取代使其在改善水溶性方面具有先天的結構優勢，已有的體內外抗耐藥菌活性結果表明其具有一定的成藥潛力。166A的產生菌，小單孢菌屬菌株TMD166分離自我國新疆塔克拉瑪干沙生植物。可見，荒漠特境資源如Sean F.Brady研究組指出的那樣，是發現新抗生素的重要來源。

總之，本專輯的論文或綜述，反映了近年來我國科研人員在特境來源微生物及其次級代謝產物的一些研究進展。相信隨著我國特境微生物資源的不斷開拓，難培養微生物分離與培養技術的進步，微生物生物合成基因挖掘和激活策略的驅動，以及基于質譜可視化的化合物排重和發現技術的應用，我國新抗生素發現效率和微生物藥物研發將取得長足進步。

孫承航

2022年5月8日