第二次绿色革命：有机农民和基因工程师的联盟

在加州大学戴维斯分校绿树成荫的自行车道、自动化牲畜围栏和漆黑的演讲厅之间，一个小房间里藏着一件大规模杀伤性武器。这间小屋的门上锁着一块黄单胞菌，这是一种细菌性枯萎病，导致中国、印度、印度尼西亚、马来西亚、菲律宾、泰国、越南和西非的水稻收成大减。自 2002 年《生物恐怖主义防范和应对法案》通过以来，美国农业部已将黄单胞菌定为“特定病原体”，这意味着为了进入，我必须出示带照片的身份证、签署一系列文件，并穿上一次性实验室外套。在禁区内，一名研究人员戴上一副橡胶手套，打开孵化器，取出一个装有黄色粘液的培养皿，把它放在离我伸出的手几英寸的地方。“我不能让你碰它，”他说。

它看上去可能只是一块霉菌，但这种病原体却能腐烂养活了半个世界人口的谷物，也给人类最伟大的农业胜利——绿色革命——带来了新的不祥转折。自托马斯·马尔萨斯时代以来，许多科学家一直担心地球无法生产足够的粮食来养活迅速增长的人口。虽然有些人认为科学会找到一种方法来克服这种限制，但马尔萨斯主义者悲观地认为，世界拥有的可耕地数量是有限的，每英亩土地在给定的生长季节只能生产一定数量的作物。

跟上人口爆炸式增长的步伐意味着要么开辟更多耕地，要么提高现有农田的生产力。绿色革命带来了农业突破，提供了实现这两个目标的手段。水坝建设和灌溉方面的创新增加了可耕地面积。与此同时，科学家们发现了如何利用化石燃料制造强大的合成肥料，以提高土地的生产力。化学家找到了对抗害虫和病毒的新方法，遗传学家发现了如何使植物本身更耐寒、更有营养。更多的土地生产出更多的食物，而这一切丰收的结果是人口大幅增长，似乎是可持续的。1911 年，当德国化学家弗里茨·哈伯首次展示如何制造合成肥料时，地球人口约为 17 亿。从那时起，人口翻了一番，然后又翻了一番。

如今，数十亿人依赖这四项创新的持续成功：灌溉、基于化石燃料的肥料、化学杀虫剂和遗传学。但是，保证第一次绿色革命成功的高昂资源支出可能不再可能。毕竟，马尔萨斯主义者对增长极限的判断并没有错。今天，我们正在迅速消耗和污染淡水资源，就像地球人口一样，石油价格也翻了一番又翻一番。任何人都不能忽视杀虫剂和除草剂的恶毒农业烟雾，更不用说造成海洋死区的农业径流了。在所有的绿色革命创新中，只有遗传学科学被证明是可持续的。

这就是我来到罗纳德实验室的原因，这里是植物病理学教授帕梅拉·罗纳德的工作场所，她与丈夫拉乌尔·亚当查克合著了《明日餐桌：有机农业、遗传学和食品的未来》。很明显，维持地球目前的人口（更不用说增加人口）需要第二次绿色革命，而且下一次革命不能像第一次革命那样利用有限的资源。科学家现在必须弄清楚如何用更少的资源做更多的事情，而罗纳德教授的遗传学实验室正在研究这个问题。

感染室的门打开了，里面是一间宽敞明亮的房间，罗纳德带我穿过一片无菌的荒野，里面摆满了无菌玻璃器皿、离心机和通风柜。科学家们弯腰在烧杯、烧瓶和装有清澈和黄色液体的试管前忙碌着，机器轰隆隆地发出噼啪声和嗡嗡声。在我左边，十几名实验室研究人员和学生中的一人在一个小白盒旁边忙碌着，盒子里装着标有“转化体”的透明塑料容器，他们不时地盯着一份文件，文件上有一个引人注目的单词标题：“突变体”。这是基因改造最基本的层面：收集和分析未经处理的数据。

罗纳德和她的同事们已经解构了可以防止黄单胞菌和其他病原体对世界粮食供应造成破坏的遗传密码，就像他们通过分析分子数字揭示哪些水稻基因可以让作物在灾难性的洪水中存活一样。在一个饱受干旱和飓风、疾病和土壤侵蚀困扰的世界里，抗击饥饿的科学正在成为一门信息科学，越来越不受物质限制的束缚。如果第一次绿色革命依赖于数十亿吨的原材料，那么第二次绿色革命将依赖于数十亿千兆字节的原始数据。

并非所有人都欢迎这种发展。一个松散的激进组织——本地食品运动、慢食运动、家庭农场运动、有机食品运动——将转基因作物视为其宿敌，是企业农业商业模式的体现，它将席卷地球的生物多样性，引发环境恶化的死亡螺旋，增加消费者的健康风险，与此同时，跨国食品卡特尔的最大参与者利用专利法攫取数百万美元、欧元和人民币。

毫不奇怪，研究科学家以傲慢、无知和精英主义来反击食品活动家的蔑视。生物学家和美食家之间根深蒂固的对立导致了二分法的死胡同：人们普遍认为，饥饿的世界将不得不在有机作物和传统作物、过去和未来、全食和分子食品之间做出选择。

罗纳德在北加州长大，她的爱好包括在内华达山脉滑雪和克隆她母亲的非洲紫罗兰。她对选边站没有兴趣。“有很多很好的方法可以最大限度地减少农业系统对生态的破坏，”她说。“但并不是所有的方法都能在需要的时候得到实施。”她给我看了一本书， 《香蕉：改变世界的水果的命运》 （碰巧的是，这本书是根据 2005 年《大众科学》杂志上发表的一篇文章改编的）。“仅东非就有 1 亿人依靠香蕉来满足营养需求，”她说，但由于迄今为止大多数可食用香蕉都是克隆的，这种水果的基因库非常有限，这使得全球香蕉供应很容易因一次传染病而消失。

许多反转基因活动家已经对这个问题发出了警告，现在一种导致香蕉死亡的细菌疾病正在东非蔓延。但罗纳德指出，她自己的基因研究可能有助于对抗这种病害。“水稻与香蕉有远亲关系，”她说，“我们的假设是，使水稻对黄单胞菌具有免疫力的水稻基因也将在香蕉中发挥作用。”

我提到了对转基因作物的进口禁令，这导致赞比亚和津巴布韦的粮食无法进入这两个国家，尽管这两个国家的公民在 2002-2003 年遭受了旱灾。那么，能够制造出转基因香蕉的技术是否也会导致它们的衰落呢？“对于任何特定情况，你都希望采用最合适的技术，”罗纳德说道。“我们所关心的一切都蕴含在这些植物基因组中。如果我们不将这些信息用于公共利益，那将是愚蠢的。”

在罗纳德一尘不染的实验室不远处，她的丈夫兼合著者拉乌尔·亚当查克（Raoul Adamchak）在露天下工作。自 1996 年以来，亚当查克一直担任加州大学戴维斯分校占地五英亩的学生市场花园的首席农民，正是在那里，他正在制定一个未来，乍一看，这与他妻子的高速、数据驱动的工作方式完全相反。在这个明媚的夏日早晨，他戴着一顶来自加纳的草帽，脚上穿着沾满泥土的农民靴子，当我问他有机农场在下一次绿色革命中将扮演什么角色时，他没有把我带到电脑屏幕前，而是带我去了一片种着豇豆的土地。“从环境的角度来看，农业是毁灭性的，”他说。“只要有农作物，就没有野生动物、本土生态系统或野生植物。只有植物可以养活我们。所以诀窍是尽可能减少农业的危害，同时仍然生产大量的食物。”

作为一名有机农民，亚当查克对碳、氮、磷和钾化合物的分子运作机制尤其感兴趣，他研究如何将这些化学物质保留在地球的生物质中，为后代的农作物提供养分，而不是让它们冲走并滋生不必要的藻类，从而夺走世界湖泊、溪流和海洋中的氧气。

事实证明，没有什么比我们每年从土地中消耗的能源更能改变土地了。这种能源消耗导致了 20 世纪 30 年代的沙尘暴，并在墨西哥湾形成了一个死区，有时夏天的面积甚至达到新泽西州的面积。农业技术的所有努力都无法改变一个基本事实：所有生长的东西都必须首先从太阳中获取能量，太阳为植物的光合作用提供能量，植物生长，然后死亡，将能量转移到土壤中，土壤养活农作物，最终为人类的胃这个饥饿引擎提供能量。但传统农业将能量从太阳转移到胃是一种极其低效的方式。

商业农民从地上的一个洞中提取古老的太阳能（即石油和其他化石燃料），将其转化为肥料，长途运输，然后再倒回地上的另一个洞中。这种复杂的方案加剧了土壤侵蚀，浪费了大量能源，并在每个阶段都产生了污染。但亚当查克解释说，豇豆等覆盖作物可以帮助农民不再需要合成肥料。利用一种细菌共生关系，它们从周围的空气中吸入氮气，并将分子固定在它们的根、茎和叶中。当它们死亡时，这种氮——万能的基本肥料——会分解到土壤中。通过这种方式，覆盖作物有助于保持能量循环的本地化。

我问亚当查克，他如何看待妻子所做的基因研究。他说，在我们这个资源有限的闭环世界里，肥沃农田的每一次扩张都要求自然栖息地的相应减少，他和帕梅拉·罗纳德对食物的未来有了新的认识：食物既不是有机的，也不是分子的，而是两种知识体系的农业生态综合体。“作为一名农民，我不太确定回顾过去寻找问题的解决方案是否健康，”他说。“对分子的理解将有助于解决未来的问题。”

我设想未来，基因改造科学会充分利用植物基因组中的所有微观信息，而有机农业科学则会利用太阳、土地和水的宏观能量。与合成肥料和化学农药不同，基因和地球能量一直都在那里，等待着。这两种食物制作方法都利用了手边最方便的东西。农民拿出一个薄薄的绿色塑料品脱篮，打断了我的思绪。“你现在就得摘。”

于是我弯下腰，穿过一排番茄藤蔓，用手指拨开纠结的枝叶，伸手去够葡萄大小的 Sun Gold 番茄，这是一种矛盾的作物。这些番茄是有机的，但它们也是转基因的。当断茎上的汁液粘在我的指尖时，我思考着激进主义者和科学家、神秘主义者和农业企业家之间根深蒂固的冲突。无论我们在转基因种子方面取得多少进展，它们仍然需要种在土里，浇水、除草、催熟和收获。

离开亚当查克的有机菜园时，我想象着一个充满成千上万种定制、基因拼接、开源、免费提供的谷物的世界——有些可以抗冻，有些可以抗洪，有些可以抵抗致命的水稻病原体，如黄单胞菌。所有这些都可以用我刚刚见证的有机方法种植。

然后，仿佛是为了将我的想法付诸实践，我来到了一个巨大的温室。在巨大的玻璃屋顶下，长成的水稻植株从装满泥土、浸满棕金色水的黑色塑料稻田中长出。这些一码高的扁平植株外皮粗糙、顶端尖锐，头重脚轻，长满了美丽的绿色稻粒。每株植物都有自己的标签，我在一株特别高大、生机勃勃的稻子前停了下来，这株稻子叫做 Xa21-106/TP309。这是罗纳德创造的第一种抗病转基因水稻，她在实验室里培育这种水稻已有十多年了。“许多年前，我们将 Xa21 基因交给了中国育种者，”她告诉我。“它原定于两年前发布，但农业部至今未批准。”

如今，尽管中国政府加强了对种子产业的知识产权保护，但 Xa21-106/TP309 仍然滞留在农业部官僚机构中，等待商业开发的批准。尽管亚洲稻瘟病肆虐，尽管这种病毒已经帮助数百万人加入了目前处于饥饿状态或即将挨饿的人群名单，但帕梅拉·罗纳德的 Xa21-106/TP309 尚未成为正式的商业化作物。如果这种水稻代表着未来的粮食，那么究竟是什么阻碍了它的发展呢？

那天晚上，我在戴维斯市中心一个僻静角落的一家餐馆里遇到了罗纳德和亚当查克。我们坐在一张木桌旁，周围摆满了桃红葡萄酒、雷司令葡萄酒、白中白葡萄酒、半干白葡萄酒、赤霞珠葡萄酒、波特酒和普罗塞克葡萄酒。我们头顶的壁炉架上放着一束枯死的小麦，枯黄的草茎捆在一起，像一束花一样绽放。我们的葡萄酒装在试管架上。“这完全是一场生物学实验，”亚当查克说。

当我们吃着有机薯片和鳄梨酱时，罗纳德和亚当查克解释说，农民一直在改良食物基因。大约一万年前，当人类开始保存一种植物的种子并丢弃另一种植物的种子时，他们就偏爱那些结出最饱满的谷粒、最早成熟、产量最高的种子。他们还选择了耐寒品种，这些品种可以抵御酷热和严寒，以及所有会诅咒和杀死农作物的枯萎病。

即使史前时期中国长江流域的水稻技术专家们都无法理解，为什么地球上不断增加的水稻品种中，只有极少量的样本在感染一种看起来像一团霉菌的病菌（后来被称为黄单胞菌）后不会枯萎死亡，但这些无名男女一代代地收集信息并根据他们的发现采取行动。他们是农民，也是种子科学家，有意识地将野草转化为可收获的谷物。

1866 年，种子选择科学向前迈出了一大步。一位名叫格雷戈尔·孟德尔的僧侣比较了大约 30,000 种不同豌豆植物的特征，并展示了所谓的遗传因素，即构成现代种子杂交基础的显性和隐性基因。孟德尔的计算将植物谱系之谜和异花授粉的赌博从猜谜游戏转变为统计问题——这一转变完全符合时代的要求。孟德尔的发现后不久，印度饥荒的消息登上了伦敦的报纸，全球饥荒的长期恐惧再次开始弥漫在美国和欧洲人的意识中。

所有这些或许可以解释为什么当卢瑟·伯班克于 1893 年在《水果和鲜花》杂志上发表他的新创造时，新闻记者称他为“预言家”。美国人对这位遗传学家的无核梅子、无刺仙人掌和白色黑莓感到惊叹不已。当电台最终购买了版权时，“绿手指人”的扮演者正是莱昂内尔·巴里摩尔。那么，我问这对夫妇，为什么基因改造对食品运动中的许多人来说都成了恶棍呢？

事实证明，伯班克的成功具有深远的影响。1930 年的《植物专利法》修订了美国专利法，为植物学家的创新提供了经济激励，并将农业从基于信息的科学转变为基于信息的业务。自该法案通过以来，每种新品种的作物都通过一种新的知识产权形式（可以买卖、许可或垄断的财产）创造了收入来源。最终，对新品种的需求形成了自己的逻辑；耐寒性、抗虫性和更高的营养价值仍然很重要，但新颖性本身也很重要。种子制造商寻求成百上千的品种来申请专利和销售，他们追求越来越先进的方法来创造下一个最好的种子，包括辐射诱导的无性突变和克隆。当然，当今绝大多数超市购物者仍然没有意识到农业科学是建立在营利性基因改良项目的基础上的。

就在讨论的时候，我的草饲野牛肉沙拉酱端了上来，还有茄子鹰嘴豆泥比萨、素食千层面和一份甜玉米卡恰帕斯。
“我们吃的东西几乎都不是自然界的，”罗纳德说。“从某种意义上说，它们都是非自然的。”

晚餐结束后，我仍然对地球未来的食物有很多疑问。我问，被锁起来的黄单胞菌怎么样了。Xa21 水稻从何而来？转基因水稻如何融入这对夫妇设想的有机/分子合成？

事实证明，这一解释有其基础科学依据。在读研究生时，罗纳德曾向菲律宾国际水稻研究所提出申请，要求获得长雄野生稻（Oryza longistaminata）培育的杂交稻样本。长雄野生稻是一种野生稻种，马里的贝拉部落成员早已采集了这种稻种。长雄野生稻味道不佳，产量也不理想，但这种稻种有一点优势：它几乎不受稻瘟病的侵害。

罗纳德和她在康奈尔大学（后来又去了加州大学戴维斯分校）的同事们在接下来的五年里追踪了杂交样本中黄单胞菌抗性的精确位置。她知道，如果她能分离出抗性基因，她的团队最终就可以将其序列插入他们想要的任何品种的水稻中，从长粒水稻到粘米、寿司水稻或 Uncle Ben's 水稻——这正是他们在 1995 年取得的成就，当时他们将黄单胞菌抗性基因引入了曾经广泛种植的糯米品种台北 309 中，并产生了对以前从未有过的枯萎病破坏的免疫力，这种免疫力可以代代相传。

就像跨国农业巨头对这一可能带来丰厚利润的突破所做的那样，罗纳德和加州大学戴维斯分校向美国专利商标局提交了他们的发现，从而确保了这一黄单胞菌免疫基因钥匙将成为他们的知识产权。此后不久，孟山都和先锋公司就该基因的许可选择权进行了谈判，看起来 Xa21 增强型种子将很快进入市场。但是，随着加州大学戴维斯分校技术转让办公室就将 Xa21 基因归还给国际水稻研究所的条款讨价还价，孟山都和先锋公司失去了兴趣，一项可能带来奇迹的技术的商业开发也受挫。事实证明，抗病性对跨国公司没有像对帕梅拉·罗纳德那样的吸引力，也许是因为孟山都和先锋公司已经从更有利可图的农业技术创新（如“农达抗性”作物）中获得了暴利。

亚当查克喝下最后一管葡萄酒。“孟山都和先正达正在利用专利法，”他说，“但我希望随着时间的推移，人们会更好地理解基因和专利以及它们对市场的影响。”

事实上，去年秋天，美国司法部的律师曾试图澄清其中的一些问题，他们在一份简报中辩称，没有人能够仅仅因为某个基因与基因组的其他部分分离就拥有该基因。他们说，基因是自然法则的一个要素，而自然法则不能申请专利。但专利局本身尚未根据简报采取行动，因此转基因种子的许可和销售仍在继续。转基因种子被大批量生产和销售。

尽管如此，仅仅认识到基因可能不具备专利权，就是朝着实现防止饥饿这一长期目标迈出的第一步。毕竟，正是专利法允许农业巨头赚取巨额利润，同时要求小农户默许。正是专利法使 Xa21 水稻在整个发展中国家的商业种植变得复杂和延迟。正是专利法隐藏在引发有机和转基因之间战争的不平等现象的背后。

只要专利法保持不变，全世界的农民和科学家都将从知识产权的共同点中受益。这就是为什么罗纳德和加州大学戴维斯分校为他们的 Xa21 水稻制定了一项特殊规定：他们将免费向欠发达国家提供基因信息，同时与贫穷的非洲国家马里（该基因的发源地）分享他们或他们的公司被许可人最终可能获得的任何利润。通过这种方式，水稻可以在最需要改良的地方得到改良，而帕梅拉·罗纳德可以加速下一次绿色革命。“这是科学的新时代，”她说。“事情进展得还不够快。”