我们不会回到狩猎采集者的更新世时代。相反，专家指出，到2050年，世界人口将从大约60亿增加到90亿——所有这些人口都需要通过农产品来喂养、穿衣甚至提供燃料。更重要的是，随着人们摆脱贫困，更高的生活水平，如更大的肉类消费和个人出行，将对粮食作物生产（小麦、水稻）、动物饲料（玉米、大豆）、纤维（木材、棉花）和燃料（甘蔗、柳枝稷）提出更高的需求。农业产量如何在不显著增加其环境足迹的情况下大幅扩张，特别是鲁莽的森林砍伐以清理土地用于耕作？就像考虑曼哈顿的办公空间一样，我们必须找到一种垂直增长的方式，即提高作物产量。
农业不是天然的；它是一项人类发明。它也是现代文明的基础。然而，农业在其实践或生产力方面并非统一：世界上约40%的玉米种植者仍然使用非杂交、开放授粉的品种，而美国几十年前就放弃了这些品种，他们的产量远远低于现代种子品种所能达到的水平。农业也不是静态的。通过改良遗传学提高产量在获得大量私人研究资金的作物（如玉米）中正在加速，但在木薯和其他发展中国家的重要主粮作物中却停滞不前，这些作物几乎没有或根本没有支持。农业也具有重大的生态后果：取代森林和草原、化肥和柴油驱动的农业机械产生的温室气体排放，以及过量养分径流导致的藻类水华。显然，有很多地方需要改进。
现代人类大约在25万年前出现，但农业是一项相当近期的发明，只有大约1万年的历史。许多农作物植物是我们饮食中相当新的补充；西兰花——羽衣甘蓝的一种开花突变体——据认为只有500年的历史。大多数创新仍然更加近期。尽管奥地利僧侣格雷戈尔·孟德尔的豌豆植物实验在19世纪中期悄然奠定了遗传学的基本基础，但他的工作直到20世纪初才被重新发现并应用于作物育种。孟德尔证明，植物性状是遗传的，而不是从环境中获得的，这意味着将两种具有不同特征的植物杂交可以创造出具有潜在改良性状的植物。
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进一步的进展稳步积累。20世纪40年代，人们发现了DNA作为遗传物质，商业育种者开始采用基因修饰——通常通过对DNA应用化学物质或辐射，试图制造具有有利特性的植物。这些修饰最终导致了20世纪60年代和70年代的绿色革命，在此期间，全球小麦产量增加了两倍。20世纪80年代和90年代，农业生物技术得到了商业应用，这使得育种者能够将来自相同或不同物种的特定基因引入作物。2004年，第一个植物基因组被完全测序，从那时起，GenBank（基因序列信息的公共存储库）中的植物基因序列数量每两年翻一番。我们的知识正在呈指数级增长，就像半导体和蜂窝电话等其他领域一样。
我们面临的挑战是在提高农业产量的同时，减少化肥、水、化石燃料和其他负面环境投入的使用。拥抱人类的智慧和创新似乎是最有可能的途径。植物的进化不是为了服务人类，它们的基因组对于我们的目的来说是不完整的。基因修饰的不可或缺的作用对于所有育种者来说都是显而易见的，尽管公众对现代农业如何取得成功的理解有时令人痛苦地缺失。从孟德尔时代之前到现在的所有育种技术都利用了对植物DNA的修饰。这些修饰可以采取以下形式：在野生环境中的自然细胞分裂过程中发生的错误或突变；DNA序列从植物基因组的一部分到另一部分的自然但随机的移动或“跳跃”；植物育种者诱导的随机遗传变化；或使用生物技术更精确地插入已知基因序列。在所有这些情况下，植物基因都在物种内部或跨物种移动，创造出新的组合。杂交遗传学——相同基因的不同版本的组合——导致了惊人的产量增长。很大程度上是由于使用了杂交种子品种，美国玉米产量在过去70年中增加了500%以上。
现代遗传工具不断改进。育种者正在使用标记辅助育种、生物技术和基因组学等技术来更好地测量和理解DNA改变，从而提高实现变化的精确度。通过生物技术实现的昆虫或疾病防护已成功应用于多种商业物种，包括棉花、木瓜、玉米和大豆。一些种子开发项目显示出在减少需水量和改善氮利用率（以减少化肥需求）方面的前景，这些项目适用于玉米和棉花等成熟作物，以及柳枝稷和芒草等理想的非食物生物燃料原料的新作物。
一些批评者声称，通过生物技术实现的DNA改变会带来独特的健康、环境或社会问题，而其他育种技术产生的DNA改变则不会造成这些问题。但是，安全种植和收获超过10亿公顷通过生物技术改良的作物的累积经验表明，情况并非如此。进一步的保证可以来自制定健全的、基于科学的监管方法，这些方法侧重于DNA改变产生的蛋白质，而不是改变产生的机制。
人们怀疑奥维尔和威尔伯·莱特是否站在北卡罗来纳州基蒂霍克的沙滩上，思考过太空旅行，然而仅仅66年后，人类就登上了月球。借助现代遗传学，提高作物产量可以在不一定增加对土地、水或化石燃料的需求的情况下提供更多的食物、饲料、纤维和燃料，我们应该思考未来66年可能会提供什么。也许有了适当的资金和激励，不需要每年播种的多年生谷物作物或可以大幅减少化肥用量的固氮谷物作物可能会成为现实。更多的联邦资金用于植物生物学研究——目前这方面的资金与生物医学研究资金相比相形见绌——将会有所帮助。正如计算机先驱艾伦·凯曾说过一句名言：“预测未来的最好方法是创造未来。”
注：本文最初印刷时标题为“培育更优良的作物”。