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鸟类如何成为白垩纪大灭绝的幸存者？DNA如何揭示人类的历史？个体化医疗能否攻克不治之症？新的基因技术正不断拓展认知领域，也改变着我们的生活方式。
博物馆中的进化论
丹麦首都哥本哈根最著名的景点就是看海边的美人鱼像。但是有另外一个地方，常常被忽略，却能令人大开眼界。这就是丹麦的自然历史博物馆。这座博物馆包括了三个分馆：动物博物馆、地质博物馆和植物博物馆。最有特色、藏品最出众的，当属动物博物馆。
动物博物馆的中心是一副巨型的梁龙骨架，它有17米长，超过10米高，是世界上保存最完整的6具恐龙化石之一，其40%的骨架都是由原始化石组成。这个比例在所有博物馆藏品中是最高的。2009年，古生物学家莱蒙德的儿子，在美国怀俄明州的采石场发现了此具梁龙骨架。骨架被挖掘出之后在鹿特丹被修复组合，并进入拍卖市场。丹麦自然历史博物馆以超过650万美元的巨资买了下来，成为博物馆的标志性展品。
哥本哈根自然历史博物馆的工作人员在安装鲸骨架，这头鲸长14米，体重超过30吨博物馆的另一大特色是对鲸骨骼标本的收藏。丹麦地处北欧门户，世界第一大岛——格陵兰岛在其管辖之内，鲸资源非常丰富。经常有鲸搁浅于格陵兰的海滩上，因此丹麦科学家有更多的机会取得这些庞然大物的标本。展馆中就陈列有蓝鲸骨骼标本，全长十几米，头骨有铲车那么大。鲸的心脏就像一口巨大的钟，挂在充满保存液的玻璃缸中展出。其实，被展出的蓝鲸骨骼在其家族中只能算是普通身材。作为地球最大的生物，其身长可以达到30余米。我们在博物馆的仓库里就看到了更大的蓝鲸骨骼，像一列小火车。
丹麦动物博物馆展示了许多特有的极地物种，如北极熊、驯鹿、麝牛，还有复原的猛犸等等。科学家们并非简单陈列，而是力图以进化论的体系与逻辑构建展览。比如在鲸的展室中，还展室了牛、羊等偶蹄类动物。达尔文在环游世界时，已经知道鲸并不是鱼而是哺乳动物，但他并不知道是哪些哺乳动物进入海洋后，演化成了鲸，也就是说鲸的进化路径并不清楚。这个问题也困扰了生物学家许多年。
哥本哈根自然历史博物馆展出了很多极地动物，以进化论为主线构建了展览的陈列直到近些年基因测序技术大规模使用后，科学家们通过对基因的研究和比对后才发现，我们最常见的牛羊等偶蹄类动物，和鲸有相近的亲缘关系。它们是鲸的近亲。后来在孟加拉发掘出一种古生物化石，通过对化石DNA的提取和测序，它被认为是鲸的进入大海的祖先。这个我们从没见过的远古生物也被丹麦科学家们复原出来，做成了模型：它就像一只狼，但没有了耳朵，有着锋利的牙齿，身体更具流线型，手脚都长出了蹼，而尾巴则像蜥蜴。
华大基因为丹麦动物博物馆的科学家们提供了技术支持。合作主要在生物多样性方面，包括鸽子基因组、蚂蚁基因组、社会动物行为遗传的研究等，发表了一系列的文章。至今最突出的成果，是2014年在《科学》上以专刊形式发表的鸟类基因组系统演化史项目，该项目彻底解决了现代鸟类起源和演化的历史争议，是演化生物学的一次重大飞跃。
“物种从何而来、如何演化、如何发展，是生物演化研究中最基础的问题。基因组的应用使我们得以重现历史，回答这些最根本的科学问题。”华大基因科学家张国捷说，“这是迄今为止对同一类群物种最大规模的基因组演化历程分析，也是我们利用比较基因组学揭示生物宏观演化历史的重要一步。”
Jon Fjelds?教授是张国捷在丹麦动物博物馆的合作伙伴。Jon留着长长的胡子，与达尔文有几分相似。他不仅是一名出众的生物学家，也是一名画家——为各种鸟类画插图。这些精美插图被应用于《科学》杂志上。在他庞大的标本仓库中，最重要的收藏是一只渡渡鸟的头骨和完整的内脏标本。渡渡鸟早已灭绝，世界上只有两处博物馆保存着渡渡鸟化石。
丹麦生物学家吉尔伯特教授通过基因测序研究鸟类的进化线索。他也是一名画家——为各种鸟类画图Jon向我们解释，鸟类是白垩纪物种大灭绝事件中的幸存者，其后它们在短期内经历了一次超级物种大爆发。然而，现代鸟类的演化历史和亲缘关系，这一最基本的问题却是困扰了学界数世纪的未解之谜。另外，鸟类快速演化形成了超过1万个不同物种，产生这些鸟类生物多样性背后的分子机制也知之甚少。
为了回答这些问题，华大基因与众多科学家组成的国际鸟类基因组联盟，共同完成了48只鸟类物种的基因组测序、组装和全基因组比较分析。这48只鸟包括乌鸦、鸭、隼、鹦鹉、企鹅、朱鹮、啄木鸟、鹰等，囊括了现代鸟类的主要分支。
之前所有试图重建鸟类演化树的努力，无论是用部分DNA测序，还是使用解剖学、行为学的特征都遇到很多的困难，所得到的演化树之间充满矛盾。研究人员表示，现代鸟类在早期发生了快速的物种形成大爆发，因为这一快速扩张的时间很短，没有演化出足够多的序列差异，因此很难区分早期分支的亲缘关系。为了估计鸟类之间的关系图谱和分化时间，研究人员决定采用全基因组的信息来构建鸟类的物种演化树。
作为研究重要成果，这棵新的鸟类演化树彻底解决了鸟类的早期分支问题，还对一些旷日持久的相关争议给出了确切的答案。比如，新发现确认了水生鸟类有三次独立的起源；主要的陆生鸟类如鸣鸟、鹦鹉、啄木鸟、猫头鹰、鹰、隼等都来自同一祖先；这种祖先的鸟类是顶级的捕食者，它同时也是一种在美洲已灭绝的巨型恐鸟的祖先。
全基因组分析结果提示，现代鸟类的扩张发生在6600万年前的大灭绝事件前后。这次物种大灭绝事件杀死了地球上的所有恐龙，只有部分鸟类存活了下来。之前的一些研究推测现代鸟类的扩张应该发生在大灭绝事件之前的1000万年到8000万年，而全基因组分析的结果推翻了之前的结论。
基于这些基因组数据，研究者认为仅有很少的鸟类从大灭绝事件中存活了下来。后来这些鸟类逐渐演化出了1万多种新鸟纲(Neoaves)鸟类，95%的现存鸟类来自这一新鸟纲鸟类。大灭绝事件释放的环境也许为鸟类新物种的形成创造了良好条件，导致它们在不到1500万年的时间里快速产生了很多新物种，在很大程度上也解释了为何现代鸟类具有如此丰富的多样性。
基因组测序技术日渐成熟、成本下降，以及构建演化树计算方法和比较基因组学等领域的发展，这些条件使研究人员能更好地解决这些科研难题。
2015年6月，研究项目进一步扩展到所有鸟类，启动了“万种鸟类基因组”项目，预期在5年内建构1.05万种现生鸟类的基因组图谱，实现对鸟类生命之树的数字化重建。这是国际上首次对同一大类群的所有现生物种进行完整的基因组研究。
用基因组研究历史
哥本哈根大学的艾斯克(Eske Willerslev)教授是丹麦的学术明星，在电视上经常能看到他的演讲或对他的采访。他是大学地质遗传研究中心的主任，研究方向是古DNA和生物演化。如果说历史学家只能讲述最近四五千年的故事，考古学家的视野再远一些，可以描述一两万年前的状况，那么作为古DNA研究者，艾斯克将目光深入到几十万年前的生物世界。他最古老的一份研究样本取自70万年前一具被冰封的古马骨骼。
艾斯克的办公室里贴着一张2010年《自然》杂志的封面海报。封面文章是他与华大基因的合作成果，他们完成了世界上首个古人类基因组项目。从格陵兰岛上4000多年前萨卡克(Saqqaq)文明的一个古人类的头发中，艾斯克提取出细胞核DNA碎片，做出了世界首例古人类全基因组的深度序列测定和解读。这篇文章引起了巨大反响。
2010年《自然》杂志封面他对于古DNA的研究始于1999年。“最开始的时候为了获得古DNA，我们在北极地区打冰柱，研究冰柱里面的DNA序列。”艾斯克说，“通过冰柱不仅可以获得植物的DNA，还有各种微生物DNA，偶尔也能发现动物DNA。”这一学科可以研究古代环境的变化如何对生物体产生影响。很长时期以来，科学家们只能通过化石标本的外形来判断标本是什么物种，对多数残缺的样品而言，推测往往很困难。植物的化石可以保存得比较完整一点，但是动物的化石保存下来非常困难。
