20世纪初，一株奇特的番茄植物在美国东北部生根发芽。由于一次随机的基因突变，这种植物的枝条比正常的短。结果是一种更紧凑、更容易收获的作物。“育种家们开始使用它，”纽约博伊斯·汤普森研究所的植物生物学家乔伊斯·范·埃克（Joyce Van Eck）说。“随着时间的推移，这一特性彻底改变了商业番茄生产。”
我们与番茄相关的其他大多数品质也都是偶然产生的。经过数千年的选择性育种，这种水果从豌豆大小长到苹果大小，并且成熟过程也得到了简化，以确保超市番茄均匀呈红色。那些宣称拥有这些理想特性的农民无意中失去了其他特性，例如风味、营养价值和抗旱性——这些特性被与使这种水果具有商业可行性相同的随机过程所丢弃。
番茄的遗传历史是农产品典型的：偶然性推动了几乎所有水果和蔬菜的驯化。但范·埃克是越来越多的遗传学家之一，他们设想了一种替代的种植方法。像她这样的实验室遍布世界各地，希望重启历史。他们从现代作物的野生祖先和近亲开始，这些祖先和近亲都有其吸引人的特点。然后，他们利用一种名为CRISPR-Cas9的新型基因编辑技术，有意地引入了商业上理想的特性。
这个想法首次提出于2016年，当时包括圣保罗大学植物生理学家拉萨罗·尤斯塔奎奥·佩雷拉·佩雷斯（Lázaro Eustáquio Pereira Peres）在内的一个团队公布了一项重新驯化番茄的计划。他们在发表于《植物科学》的论文中确定了几个关键特征，例如果实大小和枝条长度，并发现这些特征理想的现代版本是在某些基因改变功能时产生的。如果他们能有意识地编辑这些基因，他们就基本可以重新进行驯化——按照他们的条件。
2013年成功推出的CRISPR-Cas9系统非常适合这项工作。注入细胞核后，该系统会找到并移除预定的基因序列。佩雷斯所要做的就是在野生番茄植株中使用CRISPR-Cas9，去除引导长枝生长的DNA。这样他就能两全其美：一种紧凑型植物，同时具有古老的特性，如风味和营养。
于是，佩雷斯在实验室里进行了尝试。去年年底在《自然生物技术》杂志上，他与几位同事透露，他们已成功控制了枝条长度，并改善了果实大小和产量。番茄红素（一种抗氧化剂）等必需营养素也得到了提升。至于风味呢？“这是一种强烈的体验，”与佩雷斯共同领导这项研究的明斯特大学遗传学家约尔格·库德拉（Jörg Kudla）说。“它非常芳香。”
这项技术的可行性得到了中国科学院研究人员的另一项独立研究的验证，该研究也于去年发表。他们基本采用了相同的技术，在野生番茄植株中引入了具有商业价值的性状，同时保留了抗旱性。这些更具弹性的品种可能更好地抵御气候变化的影响。“从头驯化最大的优势在于能够利用大量的天然野生植物资源，”中国科学院遗传学家高彩霞说。
但现代作物的祖先亲缘关系只是一个开始。事实上，当库德拉和佩雷斯正在对番茄植株进行研究时，范·埃克则利用CRISPR来改善酸浆果的商业前景。
酸浆果是番茄的远亲，在农贸市场出售，味道浓郁，营养丰富，但极其不实用。果实微小，成熟时会从枝条上掉落，几乎无法采摘。范·埃克的团队通过比较酸浆果与驯化番茄的基因，找出相似的基因并对其进行改造，解决了这些问题。“我们没有等待偶然发生，而是加快了驯化的进程，”她说。
与此同时，人们开始联系范·埃克，讨论其他潜在的作物。“一位来自尼日利亚的人联系我，说他们有一种本土谷物，天然抗旱，”她说。这种作物产量不高，而且生长模式笨拙，使得收割很困难。她的实验室目前正在研究使其更适合收割的突变。
凭借引导植物走上不同栽培道路的能力，或者探索如果我们的祖先选择了不同的作物会发生什么，CRISPR 将推测变成了现实——正及时赶上未来需要养活比以往任何时候都多的人口。
[这个故事最初以“驯化2.0”的形式刊登于纸质版]
