实业家正在利用遗传工程技术发动一场新的绿色革命,其成果将是闻所未闻的。
当比尔 · 塔克在太阳落山的黄昏时分赶回堪萨斯农场中的家园时,他那一片长出了穗状雄花的玉米田预示着一场农业革命已落到了日暮途穷的境地:他的田地干得土壤在手掌中会一片片地剥落为粉末。他和邻近农场主的玉米产量骤然下降了三分之一,和十年前开始的增产趋势成了鲜明的对照。他已将大片耕地改种不大值钱、但更抗旱的高粱。
塔克从四十年前的孩提时代起就跟随父亲学习经营这个农庄。在六十年代和七十年代,绿色革命的植物育种家推广了优良的杂种种子,塔克也跟着进入了这一新时代。新种子,加之施肥和灌溉,使塔克的农作物产量剧增,使美国的大草原变成了供世界享用的丰饶粮仓。然而,目前天然气价格激增,过去十年中上涨了1500%,从井中打水的开销更大了,塔克的作物亦因此受害。
远隔半个美洲大陆,在加利福尼亚州帕洛阿尔托的汤姆 · 海尔特认为他有办法解决塔克和千千万万其他美国农民面临的问题。穿着细条子衣服、考究的平底便鞋,他可是一点也不像个庄稼人;海尔特34岁,犹如麦秆般又高又瘦的个子,作为一个公司董事长,他总是带着一种平静的自信心。去年,海尔特和他的合伙人制定了一项计划——这在农业上真算得上是一场革命——他们打算会晤那些强硬的金融家,这些人一旦发现哪儿有利可图,就会提出投资建议。海尔特他们共获得了360万美元贷款。
海尔特就用这笔钱,与三个合作者在他旧金山住所的地下室里创办了森杰尼技术公司。利用遗传工程技术来培育新的作物品种。遗传工程在某些重要方面对促进第二次绿色革命的繁荣昌盛起了保证作用。它使育种家可以通过处理培养皿中的植物基因,而不是大田中生长缓慢的植株来育种,从而加速了作物改良工作的进程,亦使科学家可以最终回避采用了数千年的传统育种方法。不同种的作物通常不会相互受精;不同品种的玉米可相互精,但它却不能使小麦或高粱受精。一位通过杂交选育良种玉米的科学家就只能利用各种玉米拥有的特征,其他种类作物中大量有价值的遗传材料他就无法利用。
然而,遗传工程师就能摆脱有性杂交的限制,直接处理基因本身。如果一种高粱具有可在干旱条件下取得高产的特殊能力,为什么不把这些“耐旱基因”提供给比尔 · 塔克大田中的玉米呢?1982年,农业部和威斯康星大学的科学家通过将一个大豆细胞的遗传物质拼接到向日葵细胞中创造出一种“向日豆”(“Sunbean”)。虽然他们没能使这些细胞在植株中再生,农业部长约翰 · 勃洛克称这一步骤为一次突破,它“开创了植物遗传学的新纪元”。
森杰尼和其他遗传工程公司亦试图培育也许能在大量减少化肥用量和用水量的同时又获得高产的植物,以及抗病品种和耐盐渍土的品种。它们还打算培育含有更多、品质更优良蛋白质的植物,以及其细胞将按计划生产药物、化学药品、甚至石油的植物。“五十年后的农业将与现在大不一样,”戴维斯城加利福尼亚大学的植物病理学教授罗伯特 · 谢菲德说道:“我们将育成许多新作物。”
遗传工程师的允诺尚无一件兑现,这尚有待时日。然而,据一家咨询公司估计,在二十一世纪,农业遗传工程市场的年交易额将达500~ 1000亿美元。
通过挑选、播种最强壮、产量最高的植株上的种子,农民年复一年地改良了自己的作物。多少世纪以来,这一方法使栽培作物日益进化,与自己野生祖先的差异越来越大。海尔特并没忘记外祖父利用杂种种子大幅度提高产量这一窍门。植物育种家应用孟德尔1860年发表的遗传学定律,通过同种作物不同品系的杂交,产生了高产、更适销、更抗病的杂种。
六十年代开展的绿色革命,加速了培育杂种种子的进程,这是一项通过杂交育种生产小麦、水稻等作物高产品系的光辉规划。遗传学家诺曼 · 博罗格历尽艰辛地奋斗了二十年,终于培育出了产量高于地方品种的小麦新品系。高产杂种使普遍遭受营养不良之苦的发展中国家的粮食产量增加了。博罗格亦因此获得了1970年的诺贝尔奖金。某些发展中国家在采用新品系后,辅之以化肥、杀虫剂和灌溉而实现了粮食自给自足。
在一个多世纪的时间内,足智多谋的发明家实现了美国农业的高度机械化,这样,以少得多的劳动力就可生产数倍于前的粮食。1850年,农民占美国劳动力的64%,今天仅占3%。
杂种种子、机械化、现代化灌溉措施和化学药剂,这些科学技术综合在一起,极大地提高了作物产量。在美国,玉米的产量在1930 ~ 1975年间增长了320%。
虽然过去那一次绿色革命在八十年代凋萎了,但实业家们若欲现在发起一场新的绿色革命,机会仍然光辉灿烂。由石油化学产品生产的化肥价格猛涨,远非大多数第三世界国家农民敢于问津。许多农民因为买不起化肥,只能眼睁睁地看着粮食产量锐减。即使在美国,因为指望她养活在进入二十一世纪之际还将增长10亿的世界人口,重要谷物产量的增长率仍显得不如过去。
分子生物学家马丁 · 阿普尔就是认识到这种种情况将为遗传工程创造大量机会的首倡者中的一个。1973年,当阿普尔还在加利福尼亚大学工作时,他的一位同事作出了一项意义深远的发现,打开了遗传工程领域的大门。赫伯特 · 博耶发明了一种方法,可将异质遗传物质嵌入大肠杆菌,按外来基因发出的指令,大肠杆菌仍可生产各种各样有价值的细胞产物,如胰岛素和干扰素。不久,博耶及另些人就办起了几家公司,将这一技术付诸实用。
正当遗传工程的“淘金热”方兴未艾之际,艾普尔碰巧读到了一篇有关植物育种的文章,他认为这正是遗传工程大显身手的好机会。而其他人却打算将这项技术用于医学。还在大学求学时,艾普尔就创办了一家医疗器械公司,他决定重操旧业。他为一个研究所起草了一份计划,其主旨是将一个蛋白质基因移植到马铃薯细胞中去,以创造一种含丰富的蛋白质的“肉薯”,这等于要在树上长出羊排。部分靠科学理论,部分靠招徕生意的手腕,1978年,他终于使这份计划得到了专门研究公司法的一位律师的认可。艾普尔建立了国际植物研究所(IPRI)——一家以盈利为目标的公司,他的合伙人共投资1万美元。
转折点坐落在加利福尼亚州圣卡洛斯销螌抽水机、轮胎、垫圈和室内地面材料商店中间的一条狭长喧闹的铺面,看来可真不像农业革命的温床。但是,这家公司恰恰就是在这个比较不引人注目的环境中苦苦奋斗了好几年。宣布了好久的制造“肉薯”的技术尚远未成熟。然后,在1980年较晚的时候,赫伯特 · 博耶的公司首次向公众提供了原始材料,社会上近乎疯狂的反应一下子使遗传工程成了华尔街的宠儿。那些想知道这项研究工作一鳞半爪信息的公司,询问信件纷至沓来。
国际植物研究所开始和许多这类公司执行合作计划,以培育具有很高商品价值的植物。如改造木薯,使之生产乙醇和果糖及改进谷物的耐盐性等。
森杰尼公司的一项主要计划是改良向日葵,使它生产更多的油,同时含有更多的不饱和脂肪。并试图培育抗病、抗旱的玉米新品种。
29岁的诺曼 · 戈德法勃于1976年在斯坦福大学获得了工商业管理硕士学位,后来又在几家生产电子计算机集成电路块的公司供职。1980年秋,他读到一篇有关植物遗传工程方面的文章,脑际突然闪过这么一个灵感:为何不创办自己的遗传工程公司?他决心赶上正在兴起的遗传工程的新潮流。
抓紧时机必须抓紧时机!戈德法勃在离萨克拉门托不远的戴维斯买了一所房子,办起了自己的公司。他把精力集中在最困难的长期计划上,即使牺牲短期的销售额和利润也在所不惜。他期望成为遗传学最富有魅力的目标——DNA重组方面的泰斗。DNA重组技术包括将异质基因植入植物,使它们具有新的、人们所指望的特征。还有许多科学问题有待解决,戈德法勃希望改变作物习性,使其能耐受除草剂,还打算培育出叶片也能有效地吸收肥料的玉米。与考尔京有限公司及其许多竞争者不同,DNA植物技术公司是由植物遗传学家创建的。那是研究甘蔗、可可、咖啡之类的热带作物和森林树种的。但是,可以断定的是,它最显眼的研究项目仍是为坎培尔公司进行的番茄研究项目。
遗传工程公司还太年轻,没有人可以预言哪一家公司能精明而迅捷地取得巨大的成功。遗传学家中也有一些杰出的实业家,饥饿的国家正热切地等待着他们去履行自己许下的种种诺言。
[Science Digest,1983年1月]