人类花了数千年的时间，才从豌豆大小的果实中提取出一个美丽多汁的番茄。 现在，通过基因编辑，科学家可以改变一切。
像任何自重的农民一样，扎卡里·利普曼（Zachary Lipman）对天气发牢骚。 利普曼（Lipman）坚定地撞倒了，留着短发和胡须，站在长岛中部的温室中，四周是茂密的茂密植被。 “哦，甚至都不要问，”他谈到春天来临之时。 那是四月中旬的星期二，但天气预报谈到降雪的可能性，岛上吹来一阵冷风。 并不是让天气让我想到夏天西红柿的想法。 但是，利普曼（Lipman）正在考虑未来，
阵亡将士纪念日 [5月的最后一个星期一/ [trans。]将数千棵精心种植的番茄幼苗从温室转移到长岛的肥沃土地上。 他希望天气最终会改变。
尽管利普曼（Lipman）十几岁时就在农场工作，但对土地依旧很浪漫，但他并不是农民。 他是纽约冷泉港实验室的植物学家，研究遗传学和植物发育。 所有这些温室植物都不是普通的西红柿。
Lipman将我介绍给他的定期同伴Charlie（拉布拉多犬和罗威纳犬之间的社交和随意的十字架），Lipman带领我走过数百种植物，这些植物每天的温度为27ºC，湿度从40％增至60％，并使用
钠放电灯进行14小时的光合作用
高压 。 有些植物几乎没有发芽。 其他人刚刚开始露出自己的特色黄色花朵，预示着未来的果实； 有的几乎快要成熟了，红色的水果也增加了重量。
该温室的特征在于，其90％的植物均使用称为
Crispr / Cas-9的神奇基因编辑技术进行了基因改造-这很可能成为植物学革命的震中，它不仅可以改变西红柿的未来，而且可以永远改变西红柿的未来。和许多其他粮食作物。 利普曼（Lipman）和乔伊斯·范·埃克（Joyce van Ek）是纽约伊萨卡州博伊斯·汤普森研究所（Boyce Thompson Institute）的长期合伙人，属于一小撮研究人员，他们利用基因编辑将番茄变成了植物学的实验小鼠。 在这个温室里，Crispr是一个动词，每棵植物都是一个实验，而一个突变体并不是一个坏词。
利普曼走到大楼的后方，指着各种特殊品种的西红柿-在超市而不是在农贸市场上出售的一种商业选择。 这种植物大约有两个月大，在大的几乎成熟的果实的重量下弯曲。 正如Lipman解释的那样，这是一个突变体，他们称之为“节点”。 靠近胎儿形成部位的茎上的大多数西红柿都具有肿胀的组织结。 当番茄成熟时，他就如利普曼所说的那样告诉自己：“好，我已经成熟了-是时候倒下了”，结节的细胞会收到死亡信号，然后释放番茄。 大自然传播番茄种子。 但是这种打结在农业上一直是一个不愉快的问题，因为它在机械收获的果实上留下了一部分茎在钻孔处打孔。 获得了无结番茄，可以将其从根茎上撕下来，并进行种植以用于商业用途，但通常它们都显示出副作用。 这些转基因版本避免了传统育种的意外后果。 利普曼说：“现在，我们可以使用Crispr直接处理该基因，并用分子剪刀将其切断，从而导致突变。” “还有，瞧：您需要的任何品种的无钥匙保护特性。”
我们继续研究了一些酸浆的例子，酸浆是
植物酸浆的亲戚，产生酸浆的小而多汁的果实。 该植物尚未能够驯化，Lipman将其野生版本描述为“怪兽”：高大，不整洁和贪婪，每次发芽都会产生一种可悲的果实。 在其附近生长着一个空泡，科学家在其中引起了一种称为“自我修剪”的突变。 它降低了两倍，而不是那么浓密，并且在每个过程中展示了五到六种水果。 利普曼（Lipman）从突变体中取出了一种水果，并将其提供给我。
“先闻一下，”他问。 “享受气味。” 气味是异国情调，有点热带。 我把它放在嘴里咬一下，得到了不同口味的爆炸声。 就像它的同类西红柿一样，味道却变得神秘，随着糖醋味及时涂抹，并用挥发性成分装饰，使我的鼻子更加美味。
利普曼笑着说：“你只是吃了经过编辑的植物。” “但是不要太担心。”
扎克·利普曼（Zach Lipman）在编辑过的西红柿中
转基因番茄布什利普曼像大多数科学家一样，相信转基因植物是安全的。 但他调皮的笑容承认，并非所有人都认为这项技术无害。 有许多与植物基因编辑有关的担忧。 多年来，诸如玉米或大豆之类的转基因作物已经渗透到食物，动物饲料和生物燃料中，围绕它们的战斗使美国和其他国家的社会分化。 克里斯珀革命正在重塑，甚至重新点燃了这场辩论。 今天存在的大多数植物都是通过去除基因（通过突变）来编辑的，而不是通过引入从其他物种获得的基因序列来编辑的，就像在第一代遗传修饰中一样，这引起了对弗兰肯斯特德和环境污染的恐惧。 正是由于现在通过删除而不是添加来进行编辑，科学家们认为，当前的基因编辑形式模仿了经典农业育种过程中发生的突变。 这种差异可能不会使批评家感到安心，但可以说服国家监管机构。 转基因的大豆和马铃薯已经在生长，去年三月，美国农业部宣布，通过基因编辑获得的作物与传统选择获得的作物“没有区别”，并且不需要“需要国家监管”。
食品的未来充满问题：如何养活90亿口，如何在前所未有的气候不确定性时代耕种，如何为担心新技术的公众创造更持久和营养的食品。 植物学家已经使用Crispr和相关技术从根本上改变了植物-他们编辑小麦以减少其面筋含量，大豆以产生更健康的黄油，玉米以增加产量，马铃薯以改善储存（并减少烹饪过程中的致癌废物）。 工业和科学实验室正在开发新的编辑工具，这些工具会严重影响我们所有人吃的食物。 但是，这种新的转化食品的能力恰逢农业整合为三个大型集团。 这些公司有能力推出新技术。 问题是为什么他们会使用它。
大豆，土豆和玉米秘密地融入了食物链，但是西红柿在当前的争论中增加了红色的惊叹号。 考虑到农业，生物学，文化和种植家常菜的风险，其他粮食作物可能再没有什么象征意义。 番茄-农贸市场之王，家庭花园中的明珠，阿尔法蔬菜
lokavorov 。 在利普曼（Lipman）的温室中，编辑基因已经如何改变番茄的方法只有几种选择-他的植物开花较早，忽略了有无照明，占据较小的面积，一次在茎上放了几个水果。
对于喜欢吃或种西红柿的人（我属于这两种类别），Crispr的出现会引起犬儒主义，并令我们心爱的蔬菜的未来充满希望。 愤世嫉俗的产生是因为大多数实际的科学努力使商业种植的西红柿的新鲜味道永存。 从某种意义上讲，这仅是食品生产商取得胜利的标志，他们寻求以更少的钱，获得更多口味，获得营养和营养的消费者的口味来获得更大的作物。 （佛罗里达大学的番茄专家哈里•克利（Harry Klee）说，该行业理想的番茄尺寸必须与麦当劳汉堡包的尺寸完全匹配。） 并希望-因为使用新技术可以在一种更具抗病性的植物中保存
家庭番茄
品种的美味，甜酸的爆炸物，这很有意思。
在与利普曼（Lipman）漫步在一个男人的突变花园中后，我不禁要问，我每年尝试自己种植的家庭品种是否将从Crispr剪刀中获得。
利普曼说：“我们不编辑家庭类别。” -再见 但这已经在开发中。 他们可以从小调整中受益。”
博伊斯·汤普森研究所（Boyce Thompson Institute）西红柿呵护并进行光合作用这是一个关于西红柿的故事。 而且，就像所有农业故事一样，有一个故事讲述了今年早些时候在实验室中造成的“自然”和人为，狡猾，无形的突变和过分怪异的突变，以及可能在一万年前发生的突变就像将
茄子 （
Santum pimpinellifolium ）（一种多年生杂草，能产生豌豆大小的果实，生长在秘鲁和厄瓜多尔的太平洋沿岸）变成这些美丽而又庞大的家庭品种果实一样，它们生长在您的花园中。 我们的文化词典仅在“ mutation”一词上留下了一个嘲讽的意思，但是，如果您认为该词很不好，那么您可能不应该再读了-不要吃植物性食物。 植物育种的基本原理是利用遗传变化和突变，而不论这些突变是由阳光，X射线还是Crispr引起的。 正如Klee所说：“我不知道在一家超市中能找到哪种粮食作物，而与野生品种相比，这种变化没有太大变化。”
任何园丁都是自愿或非自愿的突变专家。 家庭番茄的所有各种品种-薄皮的白兰地酒，杏色的琼•弗拉姆（Joan Flamm），绿色的黑克里米亚和我心爱的伯恩玫瑰（Bernese Rose），玫瑰色且味道鲜美-是长期存在的低品质突变产品。
位于冷泉港的研究地点，约有8,000种经基因修饰的植物在那里生长每年春天，我坐在一堆装满泥炭和土壤的花盆里，然后笨拙地将上述品种的种子挤压到原生土壤中。 我的妻子想知道为什么我不应该像其他所有人一样立即在市场上购买现成的种苗，但是我仍然没有看到那种幼稚的喜悦，看着一小片植物DNA被种子的坚硬外壳包围，变成一米半的植物，散发出无可挑剔的种子。礼物。 园丁-第一批自学成才的生物学家-知道这种喜悦。 像利普曼。 这就是他从事番茄基因编辑的方式。
利普曼在康涅狄格州米尔福德长大。 他的父亲教他的母语，他的母亲从事医疗保健。 在他最早的回忆中，有一个是他6至7岁的父亲与他的父亲一起参观了附近的一个农场，当时他在这里和那里到处收集南瓜，它们的形状和颜色奇妙。
这个南瓜田属于罗伯特·特里特（Robert Trit）的农场，利普曼（Lipman）十三岁时，他每年夏天开始在那里工作，培养了他对植物的热爱。 当他1996年高中毕业时，他决定先在康奈尔大学学习植物育种和遗传学，然后在冷泉港为自己的博士学位辩护，现在在霍华德·休斯医学院（Howard Hughes Medical Institute）担任研究员。
利普曼的办公室是一个番茄庙。 墙壁上是用西红柿罐头制作的旧标签，明信片是用不切实际的大番茄制作的明信片，在桌子上，旧箱子，墙壁上的木托盘和塑料柜中的墙壁上，成千上万个棕色的小信封被存放着，上面有按年份和等级标明的种子。 最有特色的文物就在门口-
彼得罗·安德里亚·马蒂奥利 （
Pietro Andrea Mattioli）于16世纪
创作的一幅书中的大幅复制品，这被认为是西班牙扩张到美国后立即制成的最古老的彩色番茄图像。 对于Lipman这样的遗传学家而言，Mattioli的绘画尤为重要，因为它表明美国前哥伦布时期的居民可以识别出有用的番茄突变-他们已经将一个小的野果变成了一个大而金黄的水果。
种子存放在盒子里，然后播种。直到1930年代，农业专家一直使用与北美最早的番茄种植者相同的技术：耐心等待自然产生有益的突变，能够识别有益的特性（例如，较大的果实），以及通过选择突变菌株并繁殖它们，可以创建具有此特性的新品种。 换句话说，农业一直代表着不自然的选择-人们选择某些突变而拒绝其他突变。 在第二次世界大战期间，生物学家通过使用化学物质，X射线和其他辐射有意识地诱导种子突变来加速了这一过程。 但是在这种情况下，该过程很慢。 选择所需特性可以轻松扩展十年。
一切在2012年开始发生变化，这对西红柿来说是至关重要的一年。 那年5月，植物遗传学专家完成了番茄基因组计划-他们破译了完整的DNA序列，即基于12条染色体的9亿对配对碱基。 然后在6月，由加利福尼亚大学伯克利分校的珍妮弗·杜德纳（Jennifer Dudna）领导的小组发表了有关新基因编辑技术Crispr的第一篇著作，随后紧接着是麻省理工学院和哈佛大学布罗德研究所的小组。 这两个研究流相互竞争，以查明新技术是否适用于植物。
有关Crispr的信息一出现，利普曼就想到：“有可能将其应用于西红柿吗？ 如有可能，请转发。” 有必要快速进行番茄基因的实验，这可以毫不拖延地证明Crispr的有效性。 Lipman和van Ekk靶向的是什么基因？ 没有人会改善胎儿的大小或形状，因为这会花费很多时间，而范·埃克很不耐烦。 她对利普曼说：“我不希望他被种植在温室中，等到他长大。” “我希望我们看到培养皿中已经有的东西。” 因此，他们选择了一种在经济上完全无用的基因，而从消费者的角度来看，它的有用性甚至更低。 这是一个奇怪的基因，由于突变而产生了看起来像针的残缺的番茄叶子。 变异的版本称为“线”。
导线突变非常鲜为人知，范·埃克（Van Ekk）必须挖出1928年以来的作品来描述它，以便理解它需要寻找的东西。 对于使用Crispr技术的每个突变，都需要一个专门准备的工具，称为“构建体”-一个
指导RNA ，使您可以靶向特定的番茄基因及其伴随的酶，从而在适当的位置切断植物的DNA。 在这种情况下，Lipman开发了一种针对wire基因并将其切掉的构建体。 严格来说，突变不是由Crispr技术引起的，而是由植物本身试图治愈伤口引起的。 范·埃克（Van Ek）使用了一种能完美感染植物的细菌，将Crispr突变带入番茄细胞。 突变后，这些细胞被转移到陪替氏培养皿中，在那里它们开始发育，从而产生了植物。 范·埃克（Van Ekk）仍然需要等待几个月，直到番茄细胞发芽并长出带叶的芽，但是等待是值得的。
她回忆说：“我仍然记得看到第一片叶子。” 他们被扭曲成针状。 “很好，很有效！” 她哭了起来，冲进研究所的走廊，告诉准备听的人。 “我当时在排，是因为第一次真正起作用了？”
他们不仅证明了Crispr能够引起粮食作物遗传性状的改变，而且在几个月而不是一年的时间内就收到了结果。 他们知道，原则上可以使用同一过程以极高的准确性和空前的速度编辑任何文化中的任何基因。
一旦他们确信一切正常，Lipman和van Ekk就开始“压缩”他们在过去15年中只想研究的所有属性。 其中之一已成为无节点属性。 60年来，研究人员一直试图解决在番茄嫩芽上结节的问题。 – 10 – , , , . , , , . , : , - . – – .
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