在加州大学戴维斯分校绿树成荫的自行车道、自动化的牲畜圈和昏暗的讲堂中，一个狭小的房间里藏着一种大规模杀伤性武器。在这里，门锁着，里面放着一团黄单胞菌，这是一种细菌性枯萎病，在中国、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中造成了毁灭性的打击。自 2002 年《生物恐怖主义准备与应对法案》通过以来，美国农业部已将黄单胞菌列为“选择性病原体”，这意味着我需要出示身份证件、签署一系列文件并穿上一次性实验室外套才能进入。在限制区域内，一名工作人员研究员戴上了一双橡胶手套，打开了一个培养箱，取出了一个装有黄色粘稠物的培养皿，他将培养皿举在我伸出的手几英寸远的地方。“我不能让你碰它，”他说。
它看起来可能只是一块霉菌，但这种可能导致以世界一半人口为食的谷物腐烂的病原体，也给人类最伟大的农业成就——绿色革命——的故事增添了一个新的、不祥的转折。自从托马斯·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克服这些限制的方法，但马尔萨斯主义者悲观地认为，世界拥有的可耕地是有限的，每英亩土地在每个生长季节只能生产一定量的粮食。
跟上爆炸式增长的人口意味着要么开垦更多的土地用于耕种，要么提高现有农田的生产力。正是绿色革命带来了农业突破，从而提供了实现这两者的手段。大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。化学家们找到了新的方法来对抗病虫害和病毒，而遗传学家们则发现了如何使植物本身更强壮、更有营养。更多的土地生产出更多的食物，而所有这些丰富的成果导致了重大且看似可持续的人口增长。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。自那时以来，它翻了一番，又翻了一番。
如今，数十亿人依赖这四项创新——灌溉、化石燃料肥料、化学农药和基因技术——的持续成功。但是，保证第一次绿色革命成功的巨额资源支出可能不再可行。毕竟，马尔萨斯主义者在增长极限问题上并没有错。今天，我们正迅速耗尽和污染我们的淡水资源，就像地球人口一样，石油价格也翻了一番又翻了一番。没有人可以忽视杀虫剂和除草剂的剧毒农雾，更不用说那些在我们的海洋中造成死亡区域的农业径流了。在所有绿色革命的创新中，只有基因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，该实验室是植物病理学教授帕梅拉·罗纳德（Pamela Ronald）的同名工作场所，她与她的丈夫劳尔·阿达姆查克（Raoul Adamchak）合著了《明天的餐桌：有机农业、基因技术与食物的未来》。很明显，维持地球现有的人口——更不用说增加人口了——将需要第二次绿色革命，而下一次革命不能依赖与第一次革命相同的有限资源。科学家们现在必须弄清楚如何“事半功倍”，而这正是在罗纳德教授的基因实验室里进行的。
传染室的门打开，映入眼帘的是一个宽敞明亮的房间，罗纳德在消毒过的玻璃器皿、离心机和通风柜组成的消毒环境中引导我。机器隆隆作响、嘶嘶作响、嗡嗡作响，科学家们低头研究着装有透明和黄色液体的烧杯、烧瓶和试管。在我左边，十几个实验室研究员和学生中的一位，在一个标有“转化体”的小白盒旁埋头工作，盒子里装有透明的塑料容器，他时不时地看着一份标题只有一个引人注目的词的文件：“变异体”。在这里，基因改造的行动处于最基础的层面：收集和分析原始数据。
罗纳德和她的同事们已经破译了能够阻止黄单胞菌和其他病原体肆虐全球粮食供应的遗传密码，正如他们已经计算出哪些水稻基因能让作物在灾难性洪水后存活下来。在一个饱受干旱、飓风、疾病和土壤侵蚀困扰的世界里，与饥饿作斗争的科学正日益成为一门信息科学，其物质限制越来越少。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吉字节的原始数据。
并非所有人都欢迎这一发展。一个松散的活动家团体——本地食品运动、慢食运动、家庭农场运动、有机食品运动——将基因改良作物视为他们的死敌，它们是企业农业模式的化身，这种模式将吞噬我们星球的生物多样性，引发环境退化的死亡螺旋，并在跨国食品卡特尔的主要参与者利用专利法藏匿数不清的数百万美元、欧元和人民币的同时，增加消费者的健康风险。
毫不奇怪，研究科学家们也以傲慢、无知和精英主义的反指控回报了食品活动家的蔑视。生物学家和美食家之间的根深蒂固的对立导致了二元论的死胡同：一种普遍的观念认为，一个饥饿的世界将不得不在有机或传统作物、过去或未来、全食品或分子之间做出选择。
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。她对选边站不感兴趣。“有很多很好的方法可以最大限度地减少农业系统造成的生态破坏，”她说。“但并非所有方法都在需要时得到实施。”她给我看了一本书，《香蕉：改变世界的 the Fate of the Fruit》。她说道：“仅仅在东非，就有 1 亿人依靠香蕉来满足营养需求。”但是，由于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容易因单一的疾病而毁灭。
许多反转基因活动家曾对此问题发出警告，现在一种能杀死香蕉的细菌病正在东非蔓延。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。“水稻与香蕉关系很远，”她说，“我们的假设是，赋予水稻黄单胞菌免疫力的同一水稻基因在香蕉中也能发挥作用。”
我提到了对转基因作物实施的进口禁令，这些禁令阻止了谷物进入赞比亚和津巴布韦，尽管他们的公民在 2002-2003 年的干旱中备受煎熬。能够培育出转基因香蕉的技术是否也会成为其衰落的原因？“你需要针对任何特定情况选择最合适的技术，”罗纳德说。“我们关心的一切都蕴含在这些植物基因组中。如果我们不为公众利益利用这些信息，那将是愚蠢的。”
在罗纳德一尘不染的实验室不远处，她的丈夫和合著者劳尔·阿达姆查克（Raoul Adamchak）在露天之下。自 1996 年以来，阿达姆查克一直是占地 5 英亩的加州大学戴维斯分校学生市场花园的首席农夫，他在那里正在实践一种看似与他妻子工作的高速、数据驱动的方法截然相反的未来。在一个阳光明媚的夏日早晨，他戴着一顶来自加纳的草帽，穿着沾满泥土的农夫靴。当我问及有机农场将在下一次绿色革命中扮演什么角色时，他没有把我带到电脑屏幕前，而是带我到一个长满豇豆的土地。他说：“总的来说，从环境上看，农业具有毁灭性。”“凡是有庄稼的地方，就没有野生动物、原始生态系统或野生植物。只有能养活我们的植物。所以，诀窍在于让农业的危害尽可能小，但仍然能生产大量食物。”
作为一名有机农民，阿达姆查克尤其关注碳、氮、磷和钾化合物的分子运作，以及如何将这些化学物质保留在地球的生物质中以供后代作物使用——而不是让它们流失并催生藻类生长，藻类会掠夺世界湖泊、河流和海洋中的氧气。
事实证明，没有什么比我们每年从土地中索取的能源捐赠更能改变土地的了。这种能源消耗导致了 20 世纪 30 年代的沙尘暴，并有效地在墨西哥湾造成了一个死亡区域，该区域在某些夏季的面积相当于新泽西州。尽管所有的农业科技努力都无法改变一个基本事实：任何生长的事物都必须首先从太阳那里获取能量，太阳驱动光合作用来生长植物，然后植物死亡并将能量转移到土壤中，土壤支撑着最终驱动人类胃部这个饥饿引擎的作物。但传统农业是将能量从太阳传递到胃部的一种非常低效的方式。
商业农民从一个地洞中提取古代太阳能（即石油和其他化石燃料），将其转化为肥料，长途运输——然后又倒回另一个地洞。这种复杂的计划会导致水土流失，浪费大量能源，并在每个阶段都造成污染。但是，阿达姆查克解释说，像豇豆这样的覆盖作物可以帮助消除农民对合成肥料的需求。它们利用一种细菌共生形式，从周围的空气中吸收氮气，并将其固定在它们的根、茎和叶中。当它们死亡时，这种氮——万能的基础肥料——就会融入土壤。通过这种方式，覆盖作物有助于保持能源循环的本地化。
我问阿达姆查克如何看待他妻子所做的基因研究。他说，在我们这个资源有限的封闭循环世界里，每一块肥沃农田的扩张都意味着自然栖息地的相应减少，他和帕梅拉·罗纳德已经对食物的未来有了新的看法：它既不是有机也不是分子，而是两者的农生态合成。他说：“作为一名农民，我不确定回头看寻找解决方案对健康有多大帮助。”“分子理解将有助于解决未来的问题。”
我设想了一个未来，基因改造技术利用植物基因组中所有微观信息，而有机农业则利用太阳、地球和水的宏观能量。与合成肥料和化学农药不同，基因和地球的能量一直都在那里，等待着。这两种食物生产方式都利用了最唾手可及的东西。农民打断了我的思绪，他递给我一个绿色的一次性塑料盒。“你现在就得摘。”
于是，我弯下腰，在番茄藤下，手指在缠绕的枝叶中摸索，去够那些葡萄大小的阳光金番茄，这是一个充满矛盾的作物。这些番茄是按照有机方式种植的，但它们也经过了基因改造。当破裂的茎流出的汁液粘在我的指尖上时，我思考着活动家和科学家、神秘主义者和农业企业家之间根深蒂固的冲突。无论我们在基因改造种子方面取得多少进步，它们仍然需要被种植在土地里，浇水，除草，成熟，然后收获。
当我离开阿达姆查克的有机花园时，我设想了一个充满成千上万定制的、基因拼接的、开源的、免费的谷物世界——有些是为了抵抗寒冷而培育，有些是为了抵抗洪水，还有些是为了抵抗像黄单胞菌这样的致命水稻病原体。所有这些都可以通过我刚刚看到的有机方法来种植。
这时，仿佛是为了印证我的想法，我偶然发现了一个巨大的温室。在巨大的玻璃屋顶下，成熟的水稻植株从黑色塑料育苗盘中生长出来，育苗盘里装满了泥土，并被棕黄色的水淹没。一人高的扁平植株，表皮粗糙，顶端尖锐，头上顶着美丽的绿色稻穗。每株植物都有自己的标签，我停在一丛特别高大健壮的植株前，叫做 Xa21-106/TP309。这是罗纳德创造的第一批抗病转基因水稻，她在实验室里培育了十多年。“很多年前，我们把 Xa21 基因给了中国育种家，”她曾告诉我。“原定于两年前发布，但农业部仍未批准。”
如今，尽管中国政府正在加强对其种业的知识产权保护，Xa21-106/TP309 仍在部委的官僚体系中搁浅，等待商业开发的批准。尽管亚洲稻瘟病肆虐，尽管这种病毒已使饥饿或濒临死亡的人数增加了数百万人，帕梅拉·罗纳德的 Xa21-106/TP309 尚未成为官方商业化作物。如果这种水稻代表着食物的未来，那么究竟是什么在阻碍它呢？
那天晚上，我在市中心戴维斯一个僻静的角落里一家餐馆见到了罗纳德和阿达姆查克。我们围坐在一张木桌旁，桌子上摆满了雷司令、白皮诺、布朗德布朗、半干白葡萄酒、赤霞珠、波特酒和普罗塞克葡萄酒。我们头顶上的壁炉上摆放着一束枯萎的小麦，黄色的草茎捆在一起，像一束鲜花一样张开。我们的葡萄酒被盛放在试管架里。“一切都是生物实验，”阿达姆查克说。
当我们吃着草饲牛肉的斯特罗加诺夫、茄子鹰嘴豆泥披萨、素食千层面和甜玉米卡恰帕斯时，罗纳德和阿达姆查克解释说，农民们一直在改造食物基因。自大约 10,000 年前人类开始选择一种植物的种子并丢弃另一种植物的种子以来，他们就偏爱那些结实、成熟早、产量高的谷物。他们还选择强壮的植株，那些能够承受严寒酷暑和所有折磨和杀死他们作物的病害的品种。
即使是中国长江流域史前时代的稻田技术人员无法理解，为什么只有地球上不断增加的各种水稻中微不足道的样本在感染了看似霉菌的物质后不会枯萎死亡——这种后来被称为黄单胞菌的病害——但这些世代匿名的男女们仍然在收集信息并根据他们的发现行事。他们是农民，但他们也是种子科学家，有意识地将野生草类转变为可收获的谷物。
1866 年，种子选育科学取得了重大进步。一位名叫格雷戈尔·孟德尔的僧侣比较了约 30,000 株豌豆的性状，并证明了所谓的遗传因子——显性基因和隐性基因——构成了现代种子杂交的基础。孟德尔的计算将植物谱系之谜和异花授粉的风险从猜测游戏转变为统计问题——这一转变非常适合当时的时代。孟德尔发现后不久，印度饥荒的消息传到了伦敦的报纸，全球饥饿的永久性恐惧再次开始弥漫在美国和欧洲的意识中。
这一切或许可以解释，为什么当卢瑟·伯班克于 1893 年出版他的《水果和花卉的新创造》时，报纸记者们称他为“先知”。美国人对这位遗传学家无籽李子、无刺仙人掌和白黑莓惊叹不已。当广播公司最终买下版权时，“绿色手指先生”由莱昂内尔·巴里摩尔扮演。那么，我问这对夫妇，为什么基因改造会成为许多食物运动人士眼中的反派呢？
事实证明，伯班克的成功带来了深远的影响。1930 年的《植物专利法》修正了美国专利法，为植物学家提供了创新的经济激励，并将农业从一种基于信息的技术转变为一种基于商业的技术。自该法案通过以来，每一种新品种作物都创造了一个新的知识产权收入流——这种知识产权可以被买卖、许可或垄断。最终，对新品种的需求产生了其自身的逻辑；抗性、抗病性和更高的营养价值仍然很重要，但新颖性本身也很重要。种子制造商寻求数百上千个品种进行专利注册和销售，并采用了越来越先进的方法来创造下一代最好的种子，包括辐射诱发的无性突变和克隆。当然，今天绝大多数的超市购物者仍然不知道农业科学建立在一个以营利为目的的基因改良项目之上。
在讨论的这一点，我的草饲野牛肉杂烩面到了，还有我们的茄子鹰嘴豆泥披萨、素食烤宽面条和一份甜玉米卡恰帕斯。
“我们吃的东西几乎没有一种是自然界存在的，”罗纳德说。“从某种意义上说，这一切都是不自然的。”
晚餐结束后，我仍然对我们星球的未来餐点有许多疑问。我问，那把锁着的黄单胞菌怎么样？Xa21 水稻从哪里来？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，解释根植于基础科学。作为一名研究生，罗纳德向国际水稻研究所提交了一份请求，索取一种由奥里扎长雄蕊（Oryza longistaminata）培育出的杂交种样本，这是一种野生物种，长期以来一直由马里的贝拉部落采集。奥里扎长雄蕊味道不好，产量也不理想，但这种特定的品种有一个优点：它几乎能抵抗稻瘟病的病灶。
在接下来的五年里，罗纳德和她在康奈尔大学（之后是加州大学戴维斯分校）的同事们一直在追踪该杂交种样本中黄单胞菌抗性的确切位置。她知道，如果她能分离出抗性基因，她的团队最终就能将其序列插入任何一种她想要的稻米品种，从长粒米到糯米、寿司米或本叔叔牌大米——这正是他们 1995 年所做的事情，当时他们将一种抗黄单胞菌的基因引入了一种曾经广泛种植的糯稻品种“台北 309”，创造了前所未有的抗瘟病能力，这种能力可以代代相传。
正如跨国农业巨头会对如此有利可图的突破所做的那样，罗纳德和加州大学戴维斯分校已将其发现提交给美国专利商标局，从而确保这种控制黄单胞菌免疫力的基因成为他们的知识产权。不久之后，孟山都和先锋公司就签订了获得该基因许可的意向书，Xa21 增强型种子似乎将迅速进入市场。但随着加州大学戴维斯分校技术转让办公室在将 Xa21 基因归还国际水稻研究所的条款上讨价还价，孟山都和先锋公司失去了兴趣，一个潜在的了不起技术的商业开发受挫了。事实证明，抗病性对跨国公司来说不像对帕梅拉·罗纳德那样有吸引力，也许是因为孟山都和先锋公司已经从更具利润的农业科技创新中获得了巨额利润，例如“农达就绪”作物。
阿达姆查克喝完了他杯子里的最后一杯葡萄酒。“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，人们能更好地理解基因、专利及其对市场的影响。”
事实上，美国司法部的律师们去年秋天试图澄清其中一些问题，当时他们在一份简报中辩称，任何人不能仅因分离出基因组的某个基因就声称拥有它。他们说，基因是自然法则的一个要素，而自然法则不能获得专利。但专利局本身尚未就该简报采取行动，因此转基因、大规模生产和大规模营销种子的许可和销售仍在继续。
尽管如此，仅仅认识到基因可能无法获得专利，是实现防止饥饿的长期目标的一个有用的第一步。毕竟，正是专利法允许农业巨头获得巨额利润，同时要求小农户屈服。正是专利法使 Xa21 水稻在发展中世界的商业种植变得复杂化和延迟。而正是专利法潜藏在导致有机和转基因作物之间战争的不平等背后。
只要专利法保持不变，世界各地的农民和科学家将受益于将知识产权作为共同基础。这就是为什么罗纳德和加州大学戴维斯分校为他们的 Xa21 水稻制定了一项特别规定：他们将把基因信息免费提供给欠发达国家，同时将他们或其企业被许可人最终可能赚取的任何利润与该基因的发源地——贫穷的非洲国家马里——分享。通过这种方式，可以在最需要改进的地方改进水稻，帕梅拉·罗纳德也可以加速下一次绿色革命。“这是一个科学的新时代，”她说。“事情进展得不够快。”
