第一个遗传工程番茄可能在明年走上超级市场的货架。其他高技术水果和蔬菜只不过迟几年罢了。
在佛罗里达州和加利福尼亚州的6块小田里栽培着一些独特的番茄作物。你要是看到这些番茄很可能辨别不出来：植株和番茄本身看来都是像普通番茄作物。
这些作物的独特特征隐藏在植株内部的DNA中——决定所有理化性质的遗传“蓝图”。除组成这些作物DNA的几千个基因外，科学家们还插入了一种非自然显示的单基因。这种外源基因能减缓引起成熟番茄腐烂的一系列化学反应。
加利福尼亚州一家生物工艺学公司，即栽培这种新番茄的卡尔吉恩公司（Calgene Inc）的子公司卡尔吉恩 · 弗雷什公司（Calgene Fresh）—位研究人员威廉 · 海亚特（William Hiatt）说，大多数商品番茄腐败快，必须在未成熟时收摘，然后用一种名叫乙烯的化学制剂进行人工催熟。强迫成熟的结果则是番茄乏味。比较起来，卡尔吉恩公司的Flavr Savr番茄能在蔓上保留的时间比普通番茄整整长一周（必需让糖、酸得到发展），而且还能运往全国各地。海亚特解释说，因为这种番茄能在蔓上变色，所以它是一种味道较好的番茄。”
下年，该公司打算向一些零售商开始推销Flavr · Savr番茄。它十之八九是适合群众的第一个遗传工程水果或蔬菜。
然而，卡尔吉恩公司的番茄只是许多杰出高技术成果的开端。在最近10年内，科学家们已把具有各种新特性的基因植入50多种不同的作物——从芦笋到糖甜菜。目前，在美国政府关于促使遗传工程、生物技术公司管理现代化决议的鼓舞下，一系列新作物正在冲向市场。
以哥伦比亚特区华盛顿为基地的工业生物工艺学协会主席理查德 · 戈唐（Richard Godown）说，在今后几年内，消费者将看到高技术的“一股稳定流”。最初产品大部分将是困扰农民几个世纪的抗虫、抗病毒和抗枯萎病的遗传工程蔬菜。一些农业技术公司也正在注视受消费者欢迎的品质问题，一些有希望的产品将是在暖和时不变软的耐碰伤或耐冻番茄；超营养马铃薯和饱和脂肪含量低的植物油。
戈唐预言，遗传工程“最终将进入所有粮食作物的生产领域。这将是普遍的，世界范围的，能供养地球全部人口的唯一最大希望。”
为了实现这个最重大的幻想，生物工艺学首先必须克服其不良的社会形象。尤其是环境集团争辩说，直接损害植物的遗传物质将产生不可预知的危险。环境保护基金会老科学家丽贝卡 · 戈德伯格（Rebecca Goldburg）说：“遗传工程产品是（类似于）把化学药品加入食品。尽管大多数化学药品…证明是安全的，但某种化学药品常会带来不那么安全的因素。想一想某些食品染料由于具有诱发癌症和损害其他健康的危险而削减了销售。”
使戈德伯格惊慌的是食品与药物管理新政策规定大多数遗传工程食品不需要政府的安全批准，实际上对于一些食品添加剂也不需要批准。5月份提出的这项政策允许一些公司进行安全试验，如果发现意外，建议它们查阅食品药物管理政策。
为了反映群众的忧虑，报纸杂志用大字标题标出了遗传工程产品“弗兰肯食品”和“勇敢的新食品”。最近的纽约市人漫画也许最好地捕捉到了这些忧虑。这个漫画描绘一位古怪的科学家紧握拳头，得意洋洋地对其大下巴植物咯咯地笑着说，我漂亮的植物，食品药物管理局发出了令人满意的消息！”
许多消费者不可能实现的事是从农业开始，农民们间接损害了作物的基因。以圣路易斯为基地的蒙桑托公司（Monsanto Co）—位植物研究人员加尼什基肖尔（Ganesh Kishore）解释说：“传统作物育种与基因工程没有重大差别。两者的最终结果都是人们改组作物基因，以便引进人们期望的特性。”
以杂交育种为例。在许多种中，某种作物的花粉使同种作物卵受精。在杂交育种中是用某种作物的花粉使另一种作物受精，以便创造结合两者特性的杂种。例如，有人试图用结果大的无味草莓植株与结果小的甜草莓植株杂交，以便得到大而甜的理想水果。
这种技术已经培育了许多新作物，例如花椰菜和硬花球花椰菜的杂种broccoflower。可是这种技术多少有点无法预言，它往往同时导致需要和不需要的特性。而且，它只对同种作物或具有密切亲缘关系的种才能奏效。
1973年，斯坦福大学的生物学家们首次使两种非亲缘生物的DNA结合。就所有生物（除某些病毒外）的共性而言，DNA是一种形如螺旋状楼梯的大分子。楼梯的每个“梯子”由名叫碱的四个不同化学物质之一组成；这些化学物质的顺序决定着生物的特性。实际上，基因是负责决定细胞个别化学成分的梯级群。基因被分成固定数目的染色体（例如人类为46个，谷物为20个），染色体与诸如生物的颜色或大小之类的复杂特性有关。
跟电影编辑拼接各种录像磁带段一样，斯坦福大学的科学家们用一种叫做限制酶的化学剪剪开细菌DNA的一股，然后把另一非亲缘细菌的基因插入切口。
这种成就对作物育种者具有巨大的意义。现在科学家们至少在理论上能从任何生物（植物或动物）取得基因，并把这些基因加到任何其他生物上，此外，在杂交育种中若不是增加太多的新基因（合意的和不合意的），科学家们就能准确增加他们需要的基因。
然而，实践证明植物比细菌难于引导，动植物的DNA是不一样的，后者的DNA由一层厚壁保护者。因为科学家们不知道在不破坏细胞的情况下怎样通过这种壁插入遗传物质，所以他们才去寻找那些能把新基因带入作物的细菌。
在80年代初期，设在德国科隆市的蒙桑托公司和马克斯 · 普朗兰克研究所的科学家们证明了根瘤土壤杆菌——感染番茄、马铃薯和许多其他作物的普通细菌——能完全有效地达到预期的目的。在若干年的发展中，根痼土壤杆菌学会了怎样穿过细胞壁，把发病基因系附在植物的DNA上。这个研究小组首先去除细菌的有害基因，用需要的基因代替有害基因后再加到作物上。然后，他们把被改造的细菌和作物细胞混在一起，让细菌去做其余的事情。
细菌起作用了，而且研究人员已经解决了怎样使单个植物细胞再长出整体植株的问题。这样，开发遗传工程食品的竞争便出现了。
据正在研究几种高技术蔬菜的蒙桑托公司农业研究主任罗伯特 · 弗雷利（Robert Fraley）说，第一批生物工艺学水果和蔬菜将在三个“浪潮”中走上超级市场。除卡尔吉恩公司的番茄外，第一个基因拼接浪潮的成果多半是抗虫、抗病作物。
例如，蒙桑托公司和其他几家公司已把攻击毛虫的细菌Bacillus thuringinesis加到抗毛虫的DNA上，并插入植株内，这些基因便生成了杀灭吞噬作物的毛虫蝎而对其他动植物无害的蛋白质。其他一些公司已把一些新基因加到罗马甜瓜、南瓜和马铃薯植株上，使其能抗毒性病毒。而在第三个发展中，蒙桑托公司和其他一些公司用遗传学方法改造了棉花，使其能耐环境安全除草剂——草甘膦（然而，许多环境）保护论者控告这种作物可能促使化学药品的使用超出有机农业范围。有一种担忧是怕昆虫最后可能对抗虫作物产生抗性，因而导致广泛的粮食歉收。相反，另外的人则推测高技术作物可能引起农业迈达斯灾害，人选作物的成功可能排挤天生叶子）。
一些工业领导人说，在5年内可能有十几种抗虫、抗疫病作物走上市场。在第三世界国家中，一些抗虫蔬菜可能有助于缓和严重的粮食短缺。弗雷利论证说：“在今后40年内，传统农业技术不可能提供翻番的世界所需粮食产量。用遗传学改造作物是达到此目标的唯一线索。”
弗雷利说，在更富饶的美国，抗害虫、抗病毒作物“是使农业走上更友好环境的非常正确的步骤。”他指出，就某些作物而言除少施60%的农药外，还可能少犁地，减缓土壤侵蚀。目前，农民往往为了摆脱杂草和害虫就必须耕地。
弗雷利说：“迅速紧迫抗虫、抗病毒作物的是以粮食信息处理机或向消费者提供独特品质为目标的生物工程作物。这第二个浪潮产品有许多将会涉及番茄，其原因有二：番茄便于试验室管理，而且番茄可以博得较高的价格。
除卡尔吉恩公司的Flavr Savr番茄外，卡尔吉恩公司和蒙桑托公司都在为控制番茄和其他水果成熟更为先进的方法而努力工作。它们的努力是建立在农业部研究人员阿瑟纳西奥斯 · 两奥洛格斯（Athanasios Theologis）工作基础上的，他最近进一步证实了天生乙烯是推动水果成熟的动力的长期控制理论。“断开”促使乙烯产生的基因，水果就能多保持几周时间才会腐败（Flavr Savr的腐败大约只延缓1周）。
加利福尼亚州奥尔巴尼市植物基因表达中心副主任彼得 · 奎尔（Peter Quail）解释说：“今天，世界粮食作物有50%因腐败而被浪费了。神学的贡献在于能解决许多问题。”
其他一些想象是十分离奇的：设在新泽西州辛纳明桑的DNA植物技术公司作物遗传学家们正试图把北极鱼基因的合成变体插入番茄，以便番茄能在不变软的情况下冻结、解冻、如果该公司取得成功，那么这种番茄－鱼结合体可能在1996年到达你的水果摊。
番茄之外的作物
重大事物不都是来自番茄。蒙桑托公司完成了淀粉含量比普通马铃薯高的遗传工程马铃薯。该计划的主研人员基肖尔说，这将使油煎马铃薯更可口，更具营养（因为在烹调时吸油不多）。他夸口说，七、八十年来，食品科学家们一直在做这项工作，但没有取得重大成功。我们却在短时期内就完成了这项计划。”
在该功绩的鼓舞下，许多研究人员试图用其他方法改变作物的化学成分。从事DNA作物技术的科学家们希望糖爆裂豌豆和红胡椒的甜味更甜，保持更长的时间。卡尔吉恩公司的研究人员设计了Canola（具有类似大豆籽粒的植物），用以生产用于人造黄油和其他食品的食用油，这种油富含更有益于健康的潜在饱和脂肪。据专家们说，这种油甚至还能用于制作无咖啡因的咖啡豆或治疗肠胃气胀的菜豆。
卡尔吉恩公司研究主任维克 · 克瑙夫（Vic Knauf）说：“将来，一些生物工艺学公司将越来越集中在食品风味的改变上。”
在弗雷利生物工程的第三浪潮中，“制造商们将把遗传工程植物用作制造药品和工业化学制剂，甚至燃料的工厂。”其基本概念是这样的，植物天生多种油、蜡、橡胶和其他物质。为什么不用遗传工程制造人类需要的植物产品？
实际上，遗传工程师们已经改变了制造洗涤剂油的Canola植物和被面包生产商用来培养酶的改良烟草植物。在这类已宣布的大多数成就中，密执安州立大学植物学家们最近设计了一种产生可生物降解整个植株塑料的微粒油菜作物亲缘品种，研究人员说，如果这种技术能用来生产较大量的物质，那么农产塑料最终就能用作塑料容器和塑料包装材料。
未来的挑战
基因拼接技术仍有许多限制因素。大概就在去年，一些生物学家们用遗传法只是在改变诸如小麦之类的主要谷物上获得了成功。这些作物和大多数蔬菜不同，它们能抗根瘤土壤杆菌，所以科学家们研究出能在作物细胞内取得遗传物质的其他方法。迄今为止，大多数成功技术都是用22口径枪的空子弹把新基因射过细胞壁的。不过这种方法并未证明其可靠性与使用细菌法一样可靠。
研究人员也不能同时把3~5个以上的基因加到植物上——控制更复杂特性所需的程序。例如，几年前许多大学教授激动地谈到设计所谓固氮谷物。这种固氮作用允许谷物直接把大气氮变成主要养分，消除昂贵肥料的需要。但固氮作用大约涉及20个基因，而且生物学家们还未接近成功。
然而，最大的问题表明正在威胁高技术作物的不是技术本身。卡尔吉恩公司的克瑙夫说：“事情的发生不是遗传工程技术所能决定的，而是由消费者的需要决定的。”
目前，消费者是否需要基因改造的食品还不能肯定。但是如果科学家们能克服群众的矛盾心理，那么像蒙桑托公司基肖尔那样的基因拼接技术领导人就能预见丰裕的前景。
[Popular Science11992年11月］