一個重要的新項目將有助於監測北冰洋的生物多樣性變化，並通過識別獨特的物種和計算其滅絕風險來指導保護工作。德國阿爾弗雷德-魏格納研究所亥姆霍茲極地和海洋研究中心（AWI）和英國東安格利亞大學（UEA）共同領導了EcoOmics數據集的開發，它將支持生物勘探以解決抗生素和抗病毒藥物的短缺問題，並揭示可能影響我們對地球上生命進化的理解的新型生物學證據。

該小組由來自德國亥姆霍茲協會、德國研究基金會（DFG）、聯合基因組研究所（JGI，美國）和厄勒姆研究所（英國）以及其他組織的科學家組成，他們在《PLOS生物學》雜誌上描述了該項目和早期成果。

EcoOmics是第一個針對任何極地環境的大型’omics’或基因組序列數據集，展示了北冰洋中部一年的生物生活，重點是微生物組，即生活在一起的微生物群體。

北冰洋是衡量氣候變化的影響以及我們星球上生物多樣性的持久性的一個標準。北極的生態系統是受全球變暖影響最大的系統之一。

然而，由於後勤和交通問題，北極，特別是北冰洋中部，仍然是研究最少的地區之一。

海冰取心時使用的紅光。Allison Fong在MOSAiC浮冰上進行海冰取芯。資料來源：阿爾弗雷德-魏格納研究所/Esther Horvath CC BY 4.0

EcoOmics團隊的工作旨在解決這個問題，為科學界提供一個”開放的”基因組資源。它使用的數據來自於2019年9月至2020年10月進行的開創性的北極氣候研究多學科漂流觀測站（MOSAiC）計劃期間收集的樣本。

這是歷史上最大的極地考察，研究船RV Polarstern將被刻意凍入北極海冰，並在北冰洋的頂部漂移。數百名科學家在此進行一系列協調的海洋、大氣、海冰相關以及其他研究，致力於提高我們對北冰洋在氣候過程中的作用的理解。

UEA環境科學學院的Thomas Mock教授與AWI的Katja Metfies博士共同領導了EcoOmics項目。

在陣風速度超過15米/秒，環境氣溫遠低於冰點的情況下，王磊（l）和邁克爾-安杰羅普洛斯（r）檢查海冰芯。他們使用一個小型無繩鑽頭，以固定的間隔在冰芯的中心插入小孔，用數字傳感器測量海冰的溫度。溫度是估計海冰在大氣和海洋之間氣體交換的滲透性所需的變量之一。在如此惡劣的條件下，即使在書中報告溫度數據也是一項具有挑戰性的任務。

Mock教授說：”這是第一次也是最大的一次努力，通過空間和時間對北冰洋中部進行排序。它提供了新型生物學的第一個證據，因為這項工作是在一個從未被研究過的地區使用多組學技術完成的，即從地表到北冰洋中部深處的天然微生物群落的基因、基因組和轉錄組測序。”

Metfies士說：”這個數據集將使我們對海冰及其相關生物對維持北極海洋生態系統的功能和服務的相關性有一個前所未有的了解，而北極海洋生態系統正面臨著氣候變化的巨大壓力。”

“MOSAiC讓我們對2050年以後北極生態系統的未來有了一個重要的了解，屆時北冰洋預計在夏季將不結冰。這種綜合的科學方法對極地海洋來說是前所未有的，但它需要改進我們對北極地區相互作用的物種對氣候變化的反應的預測。”

北冰洋的海冰。資料來源：Martin Radenz (Leibniz-Institut für Troposphärenforschung)

特別是，海冰和海水中的海洋微生物是這個生態系統的基石，在氣候反饋和維持食物網方面發揮著關鍵作用，這對保護和生態系統服務至關重要，如為包括漁業在內的物種提供棲息地。由於微生物對環境變化的快速適應性反應，它們也可作為生物指標。

MOSAiC EcoOmics小組的初步結果提供了北冰洋棲息地過濾的第一個證據，它描述了棲息地特徵選擇適應它們的物種的過程。它還顯示，北冰洋中部是一個發現新生物的”寶庫”，這些新生物可能是因為在這種嚴酷和未被研究的環境中生存所需的適應性過程而進化的。

Mock教授說：”MOSAiC EcoOmics完全有能力為地球上任何極地生態系統建立最全面和綜合的遺傳和基因組清單。EcoOmics將有助於保護工作，並擴展生物學中的基本問題，包括地球上的生命進化，除非考慮到極地生物，否則仍不完整。這些生物體由於其獨特的適應性，很可能是發現新生物的寶庫。我們對全球生物多樣性的理解將如何受到新型極地生物學的影響還有待觀察，但我們的初步見解具有很大的前景”。