世界各地的自然博物馆中存有数以十亿计的生物标本，其中的许多仍含有DNA。科学家们通过探索这些基因库存，得以从新视角窥见动物演化的历史。博物学的黄金时期很大程度上是围绕着收集这一行为而展开的。在那时，达尔文和与他志趣相投的科学家们着迷于生物与其环境之间的关联，而探险者们则踏上了探索世界的征途。
他们尽己所能地采集动植物标本，进行干制、剥制处理，或者是将它们放入小玻璃瓶中用酒精浸制，再带回祖国，送去大博物馆里。在那里，标本们会被展出，在展柜里收获人们的惊叹。这些可敬的收藏，在今天看来如同时代的遗物——散发霉味的库房就像陈列着帝国主义战利品的圣殿。但是，对于和DNA、RNA、蛋白质及其它生物分子打交道的现代演化生物学家来说，博物馆中数以十亿计的生物标本则如同珍宝。
从这些几十、上百岁标本的生物组织上取一点样，科学家们就能够捕捉到来自过去的遗传信息片段，并读取曾经发生的分子演变，甚至可以追溯到远早于DNA被发现的年代，或者是已经灭绝的动植物物种。较新的那些标本亦不乏研究价值，能够提供较大的样本量，帮助科学家对比物种内或者物种间的性状是否有所改变。馆藏标本的这些价值使其成为了科学家们眼中令人向往的研究前景，哈佛大学的演化遗传学家达伦·卡德表示。
卡德曾从澳大利亚的博物馆标本中采样并测序，用于他对爬行动物四肢演化的研究。卡德和同事们在《2021年遗传学年度综述》期刊论文中写道，博物馆基因组学正在为演化历史、气候变化和更多的研究方面提供至关重要的见地。
如今，生物学家们想获取的自然博物知识很多都来自于肉眼不可见的DNA分子中。自然博物馆里这些规模浩大而又古老的标本收藏能够为我们提供什么信息，以推进对基因和演化相互关系的理解呢？
长期以来，大部分的自然博物馆研究员都致力于发现新物种并梳理其演化历史的工作。我的兴趣则更偏向于基因组（即一种生物或其个体所拥有的全套遗传物质）与表现型之间的联系，前者指导生物的发育和活动，后者则指代生物所表现出的性状，简称表型。当我们同时关注基因组与表型，就能够研究生物如何演化并逐渐适应不同的生存环境，而自然博物馆的馆藏标本就为这样的研究提供了大量可供发掘的样本库。
从某种程度上来说，博物馆就像是一台时光机器，使我们能够穿越到过去，查看旧时的标本。得益于博物馆的搜集整理工作，我们还能够一并了解标本的采集时间和地点，以及多年来科学家们在标本中观察到了什么。
有什么科学家利用馆藏标本、通过遗传学手段研究生物演化的好例子吗？有一项对美国加州高海拔地区的花栗鼠的研究，是个绝佳的例子，我们在综述文章里也重点提到了。
这些花栗鼠仅分布在加州海拔最高的山上，而这项研究就是关于它们在过去的约一百年中是如何演化并变得适应环境的。人们担心，像这样的物种面临着气候变化引发的巨大风险。如果气温继续上升、并且物种没有空间向更凉爽的高山地区迁移，那它们的日子就不好过了。
对于这些花栗鼠，最初的研究始于二十世纪初，由加州大学伯克利分校脊椎动物学博物馆的科学家们开展起来，尤其是一位叫约瑟夫·格林奈尔的研究者，他是当时一位非常有影响力的博物馆科学家。格林奈尔在1939年去世了，不过他很有前瞻力：他推测，未来的科学家将使用馆藏标本来研究生物随时间发生的变化。
这个推测启发了克雷格·莫里兹——我们这篇综述文章的共同作者之一——组建一个团队来对这种花栗鼠的一些高海拔种群进行重新采样和DNA测序，并将他们的发现与从一百多年前格林奈尔团队采集编目的动物标本中提取的DNA样本进行对比。莫里兹团队发现，花栗鼠的基因组里大部分片段没有什么显著的变化。但是，来自高海拔地区个体所含的一些单基因突变，随着时间的推移，在部分种群中变得更加常见了。
这样的改变有可能来自于气候变化带来的生态压力。
科学家们利用馆藏标本还做出了什么其它的发现吗？例子有很多。其中之一是，一项对芬兰自然历史博物馆所藏标本的分析，揭示了两个种群减少的蝴蝶物种在长达一个世纪的时间内，因种群减少而发生了遗传多样性的下降。另一个研究则发现，在1879至1959年间，瑞士伯尔尼的蜜蜂种群遗传多样性大致维持不变。
这样的区别指向了另一种人类活动的影响，即在后一个例子中，人工养殖很可能帮助保护了蜜蜂。这些存于芬兰自然历史博物馆的蝴蝶标本，帮助遗传学家们记录了两种种群缩小的蝴蝶在一个世纪之中逐渐降低的遗传多样性。
从那么古老的标本中也能获得不错的DNA分子序列信息吗？时好时坏。这和标本的保存方法有关，最好的方法是取大块的组织，放在冷库或液氮箱里冻着。保存的时长也很重要，标本藏得越久，DNA降解得就越多。
百年前，人们显然还不知道DNA是何物、有何用，其结构和编码遗传信息的方式在二十世纪五六十年代才被发现。像格林奈尔这样的人在那时也还完全不知道DNA的存在，但他们制作标本的方式使其在百年之后仍保存完好，让后世的人还能够从中提取出可用的DNA来。
除此之外，该领域还面临什么其它的挑战吗？我们有两点需要改进：决定保存何种标本，和如何记录重要的标本相关信息。
博物馆过去保存的大多是生物整体的标本，但近些年来，研究者们开始对标本的基因或者是基因组资源更加感兴趣，所以生物组织标本是我们所需要的标本类型。但是当我们查询标本数据库时，有时很难确定，一件有采集日期和地点等信息的生物标本，是否也有一份对应的组织标本可以用来测序。对于基因组学研究来说，最好是二者兼备。另一个较大的挑战是标本库的数字化和系统整合，以便于我们掌握各博物馆的馆藏标本类别。
标本的数字化工作已经开展有十余年了，但是各标本库的数字化资源并没有得到较好的整合。我希望我们的这篇综述论文能够将这项工作继续向前推进一点，因为要做的事情还有不少。
回到您关于蜥蜴的研究，请问您通过博物馆基因组学的手段发现了什么呢？我们仍在探究一些蜥蜴物种肢体发生退化的原因。这是一个演化上的现象，并且在爬行动物的演化过程中多次发生过，其中最为人知的例子就是蛇类。
但爬行动物中的肢体退化不止在蛇类中出现，它发生的次数远比我们想象的要多。一直以来，生物学家们认为蛇类的基因组中有一个叫做ZRS的区域与肢体的退化有关。但从目前的初步研究来看，在我关注的蜥蜴物种中，这个基因组区域并不是使它们肢体发生退化的重要原因，答案另有其它。
那么，为什么有必要找出基因组的某个区域与这样的演化现象之间的关联呢？对于生物学家来说，这其实是至关重要的问题。
是什么造就了在地面爬行的蛇，又是什么造就了在空中飞翔的鸟？作为生物学家，我们所关注的自然界中的差异，大多都是由基因所致，而我们对从基因到表型的发育过程的认识尚处于起步阶段。在一些传统的模式生物中，如人类、小鼠和果蝇，生物学家们开始有了较为深入的认识，但放眼万物生灵，我们还知之甚少。要回答这个体量庞大的生物学问题，博物馆将会是灵感和研究材料的绝佳来源。对这个大问题的理解更能够帮我们解决大困难。
了解遗传变异及其与生理学的联系，尤其是在那些研究发现可能迁移到人类生物学领域的物种中，可能会对医疗保健或受生物学启发的设计和工程产生影响。