一个重要的新项目将有助于监测北冰洋的生物多样性变化，并通过识别独特的物种和计算其灭绝风险来指导保护工作。德国阿尔弗雷德-魏格纳研究所亥姆霍兹极地和海洋研究中心（AWI）和英国东安格利亚大学（UEA）共同领导了EcoOmics数据集的开发，它将支持生物勘探以解决抗生素和抗病毒药物的短缺问题，并揭示可能影响我们对地球上生命进化的理解的新型生物学证据。

该小组由来自德国亥姆霍兹协会、德国研究基金会（DFG）、联合基因组研究所（JGI，美国）和厄勒姆研究所（英国）以及其他组织的科学家组成，他们在《PLOS生物学》杂志上描述了该项目和早期成果。

EcoOmics是第一个针对任何极地环境的大型'omics'或基因组序列数据集，展示了北冰洋中部一年的生物生活，重点是微生物组，即生活在一起的微生物群体。

北冰洋是衡量气候变化的影响以及我们星球上生物多样性的持久性的一个标准。北极的生态系统是受全球变暖影响最大的系统之一。

然而，由于后勤和交通问题，北极，特别是北冰洋中部，仍然是研究最少的地区之一。

海冰取心时使用的红光。Allison Fong在MOSAiC浮冰上进行海冰取芯。资料来源：阿尔弗雷德-魏格纳研究所/Esther Horvath CC BY 4.0

EcoOmics团队的工作旨在解决这个问题，为科学界提供一个"开放的"基因组资源。它使用的数据来自于2019年9月至2020年10月进行的开创性的北极气候研究多学科漂流观测站（MOSAiC）计划期间收集的样本。

这是历史上最大的极地考察，研究船RV Polarstern将被刻意冻入北极海冰，并在北冰洋的顶部漂移。数百名科学家在此进行一系列协调的海洋、大气、海冰相关以及其他研究，致力于提高我们对北冰洋在气候过程中的作用的理解。

UEA环境科学学院的Thomas Mock教授与AWI的Katja Metfies博士共同领导了EcoOmics项目。

在阵风速度超过15米/秒，环境气温远低于冰点的情况下，王磊（l）和迈克尔-安杰罗普洛斯（r）检查海冰芯。他们使用一个小型无绳钻头，以固定的间隔在冰芯的中心插入小孔，用数字传感器测量海冰的温度。温度是估计海冰在大气和海洋之间气体交换的渗透性所需的变量之一。在如此恶劣的条件下，即使在书中报告温度数据也是一项具有挑战性的任务。

Mock教授说："这是第一次也是最大的一次努力，通过空间和时间对北冰洋中部进行排序。它提供了新型生物学的第一个证据，因为这项工作是在一个从未被研究过的地区使用多组学技术完成的，即从地表到北冰洋中部深处的天然微生物群落的基因、基因组和转录组测序。"

Metfies士说："这个数据集将使我们对海冰及其相关生物对维持北极海洋生态系统的功能和服务的相关性有一个前所未有的了解，而北极海洋生态系统正面临着气候变化的巨大压力。"

"MOSAiC让我们对2050年以后北极生态系统的未来有了一个重要的了解，届时北冰洋预计在夏季将不结冰。这种综合的科学方法对极地海洋来说是前所未有的，但它需要改进我们对北极地区相互作用的物种对气候变化的反应的预测。"

北冰洋的海冰。资料来源：Martin Radenz (Leibniz-Institut für Troposphärenforschung)

特别是，海冰和海水中的海洋微生物是这个生态系统的基石，在气候反馈和维持食物网方面发挥着关键作用，这对保护和生态系统服务至关重要，如为包括渔业在内的物种提供栖息地。由于微生物对环境变化的快速适应性反应，它们也可作为生物指标。

MOSAiC EcoOmics小组的初步结果提供了北冰洋栖息地过滤的第一个证据，它描述了栖息地特征选择适应它们的物种的过程。它还显示，北冰洋中部是一个发现新生物的 "宝库"，这些新生物可能是因为在这种严酷和未被研究的环境中生存所需的适应性过程而进化的。

Mock教授说："MOSAiC EcoOmics完全有能力为地球上任何极地生态系统建立最全面和综合的遗传和基因组清单。EcoOmics将有助于保护工作，并扩展生物学中的基本问题，包括地球上的生命进化，除非考虑到极地生物，否则仍不完整。这些生物体由于其独特的适应性，很可能是发现新生物的宝库。我们对全球生物多样性的理解将如何受到新型极地生物学的影响还有待观察，但我们的初步见解具有很大的前景"。