一提到自然历史博物馆，你脑海中浮现的可能是那些不可思议地昂首挺立的恐龙、展示穴居人的场景模型，或是生机勃勃的森林和生物穹顶。又或者，你觉得那里是安置失业演员的好地方。世界各地的自然历史博物馆里确实都有各种各样的这类展品。 教育是博物馆承担的一项极其重要的职能，但实际上，在幕后，它们是名副其实的研究机构，并在众多不同领域的学术研究中发挥着重要作用。

自然历史博物馆都做些什么？

博物馆雇佣了许多像我这样的科学家来研究馆藏。博物馆与许多其他研究机构的不同之处在于，它们拥有历经数十年甚至数百年积累的标本收藏，这些收藏代表了地球上生命的样本，是一个实体的生物数据库。而且它们仍在持续进行这项工作。 因此，它们不仅拥有大量的头骨、皮毛、死鸟和化石，还保存着组织样本。如今，它们还保存着DNA样本，这是一项新能力。它们记录了历年来的考察活动，保存着采样地点信息和遗传数据，并且每天都在不断丰富这一知识体系。

这一庞大的生物信息库是一个不断扩充的自然历史信息来源。收集到的标本可以通过多种方式进行保存和制备。 许多昆虫会被风干，然后用针固定起来。这，正如人们所知，与达尔文那著名的蝴蝶收藏类似。通常，许多较小的脊椎动物和无脊椎动物会被浸泡在酒精中，以防止它们在瓶中腐烂。科学家们还会收集骨骼标本，特别是对于体型较大的标本。毕竟，根本没有足够大的瓶子能装下一头大象。而且，即使你能把一头大象装进一瓶酒精里，也没有人愿意把它从酒精瓶里拿出来研究，所以这样做毫无意义。这是一个极端的例子，说明了骨骼信息为何如此重要。因此，不同的动植物类群有各不相同的特殊制备要求。例如，鸟类通常被制成标本皮，这样就可以观察羽毛的颜色。

记录地球上的生命

许多自然历史博物馆藏品之所以存在，其根本原因在于收集、保护和分享与我们周围的世界以及整个宇宙相关的数据和信息。但就我们所研究的具体对象而言，这实际上与由动植物组成的“生命之树”密切相关。

当我们研究动植物时，我们试图揭示万物如何相互契合、如何相互关联，以及动物之间或动物与其他生物之间如何相互作用。这是对生物多样性的描述，包括它们的差异与相似之处，并有助于理解地球上生命的发展历程。因此，这些自然历史收藏的规模之大、种类之丰富，往往令人叹为观止。 例如，位于纽约的美国自然历史博物馆虽然不是北美最大的博物馆，但却是规模较大的博物馆之一。馆内收藏了2400万件无脊椎动物标本（2400万件无脊椎动物标本）、450多万件化石、200万条鱼类、100万只鸟类，以及爬行动物、两栖动物、哺乳动物、民族志和考古文物，还有矿物和陨石。 该机构拥有来自世界各地、可追溯至数百年前的庞大且种类繁多的标本。如今，其收藏中还包括一个正在迅速扩充的DNA组织样本库。

人们会将这些样本用于什么用途呢？事实证明，这些数据的应用范围非常广泛。传统上，博物馆藏品主要用于描述新物种、研究动物群体的内部变异，或是观察捕食行为。科学家们还会研究形态学以及不同群体间的变异。遗憾的是，如今只有在博物馆里才能见到旅鸽的身影。 它们曾经非常常见，在北美曾有数十亿甚至上百亿只，如今却已灭绝。最终，研究人员会发现一些非常酷且出人意料的应用，这些应用在采集标本时是无人能预见的。以壶菌为例。这是一种正在全球范围内导致大量两栖动物灭绝的疾病。这种全球性的两栖动物数量锐减是一个真正的问题。 虽然我们尚不清楚这种真菌的来源和爆发时间，但通过查阅博物馆的收藏，研究人员可以对来自世界各地、距今10年、20年甚至100年的博物馆标本进行拭子采样和检测，以确认其中是否存在这种真菌。我们实际上可以通过检测来查明这种真菌的起源地，以及它的传播路径。

就像《侏罗纪公园》一样？

博物馆的馆藏始终处于被利用的状态；人们从世界各地前来研究这些藏品，标本也被送往世界各地。这固然很好，而且这种情况已经持续了很长时间，但借助CT扫描技术，我们能够为自然历史博物馆的馆藏开辟一个全新的可能性领域。

例如，我们在琥珀中发现了一些距今约1亿年的标本。这让我们非常兴奋，因为这些是迄今为止被困在琥珀中的最古老的蜥蜴之一，而且数量众多，种类极其丰富。 我们用普通显微镜观察了它们，当时心想：“哇，这挺酷的，我们似乎能看清一些细节。”随后又觉得：“嗯，这些大概是壁虎，或者……其他什么东西吧。”

随后，我们利用计算机断层扫描技术对无损检测 。CT扫描确实让我们能够深入观察并获取大量细节；借助软件，我们还能对特定区域进行“解剖”分析。我们甚至能观察到一亿年前动物眼球中的硬化环——这实在令人惊叹。这简直就像电影《侏罗纪公园》里的场景一样！

CT 促进协作

借助CT扫描数据，我们还制作了其中一些动物的3D打印模型，以便与其他研究人员分享。分享这些信息的应用前景非常广阔。CT扫描将使博物馆能够以数字形式即时与公众分享信息。此外，它还能促进全球范围内的广泛合作，让不同地区的研究人员能够同时对同一只动物进行研究。 对每位研究人员而言，该3D模型实际上在所有方面都是该动物的精确复制品。此外，还有许多网站致力于此类数据的在线存储，使其成为一种在线资源。随着越来越多的研究人员发现计算机断层扫描的优势，这一趋势只会不断加速。

数字“解剖”保存标本

当我们对样本进行数字化处理时，实际上是在对体素区域进行切片，并将它们分配到特定的区域，随后我们可以将这些区域视为独立的对象。然后，我们可以添加密度梯度，更改与密度相关的颜色，甚至调整透明度。 我们可以创建不同的体积模型，并让它们彼此独立地进行关节运动。例如，对于一个下颌骨与上颌骨融合在一起的固定标本，我们实际上利用软件对下颌骨进行了关节运动模拟，通过移动下颌骨来模拟其与上颌骨的咬合情况。对于琥珀中的蜥蜴标本，我们也采用了同样的方法；在重建头骨时，我们通过数字技术将其重新拼接在一起。所有这些操作都可通过CT技术实现。

最后，还有教育方面的应用。一旦这些标本被广泛展示，你可以想象它们在教授进化论、生物多样性以及其他各种知识时将发挥怎样的作用。 例如，如果你能获得标本的数字CT重建图像，或者基于这些图像制作的3D打印模型，试想一下在课堂上学习趋同进化时的场景。以翅膀的进化为例，学生无需在书中阅读相关知识，而是可以亲手拿着鸟类、蝙蝠和翼龙的翅膀，直接比较它们同源的骨骼结构。这确实令人叹为观止。