一万多年来，人类不断完善食物来源。事实上，作物耕作和动物驯化为文明播下了宝贵的种子。它使我们能够从游牧-狩猎-采集过渡到围绕可再生食物来源进行定居的模式 [6] 。

几千年来，我们不断开发新技术，以实现更密集的耕作。我们改变土壤，并挖掘水井和渠道以改善灌溉。牛和马等家畜，即是食物来源，同时也是耕作帮手，而且还可为土壤施肥。犁的发明使我们能够更深入地耕种土壤。通过轮流种植作物，我们能够补充疲惫土壤中的养分。

不仅如此，我们还慢慢学会优选对外界环境有更强抵抗力、并能长期储存而不变质的谷类。早在公元前七千年，选择性育种方法便帮助提高了某些食物的产量，并使其更适合人类食用。如今的玉米、胡萝卜、桃子、香蕉、茄子和西瓜只是几个例子，这些食物与今天的野生同类食物几乎没有任何区别[7]。

但是，正如我们成功创造了可持续的食物来源，由此为文明奠定基石一样，我们也产生了对它们的依赖性。这使得粮食安全成为了一种特殊的威胁，而“始作俑者”正是我们自己。

在近代历史上，机械化使我们能够以更快的速度和更大的规模进行耕作，而广泛使用硝酸铵，即最主要的人工化肥，则提高了作物产量，令生产力发生了阶梯式的变化[8]。

到目前为止，50年代和60年代的绿色革命可谓是在20世纪对农业最大的福音，它见证了高产作物品种的发展和广泛采用。这些品种具有多种特征，如更高的抗病性和对肥料更好的反应，而且与传统品种相比，成熟期缩短，作物产量和质量同样得以提高。

这一时期还发展和传播了新的、更科学的耕作方法，所有这些最终都极大地促进了世界许多地区的粮食生产。

但是，尽管取得了所有这些进展，粮食短缺的威胁在整个人类历史上一直存在。即使在20世纪，有记载的十次最严重的饥荒总共夺去了数千万人的生命 [9] 。

而且在为世界提供食物方面仍有许多挑战需要克服，需要全世界的努力。世界某地的干旱会影响到生活在数千英里之外的人们的粮食安全，联合国粮食及农业组织在2011年估计，我们每年生产的粮食约有三分之一被损失或浪费 [10]。

不仅如此，还有我们更难控制的方面，如病虫害的爆发、土壤侵蚀和气候变化，这是影响我们在未来生产足够食物最不可预测的因素之一。

自2019年以来，我们为健康、能源和营养领域雄心勃勃的卓越产品颁发未来洞察奖。这项年度奖项的奖金高达100万欧元，用以支持对有助于实现卓越产品的突破性科学和创新技术研究。

今年，未来洞察奖被授予伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的Ting Lu博士和密歇根理工大学的Stephen Techtmann博士。他们的“食物生成器”概念将不可食用的生物质——如某些植物和我们已经吃过食品中不可口的部分，也被称为木质纤维素废物——在一天之内转化为安全且有营养的食物。

“食物生成器”并不是一个单单旨在满足不断增长的人口需求的灵丹妙药，也不能承诺提供美味的饭菜。相反，它的目的是作为一种补充或紧急性解决方案，以帮助解决危机——例如在发生极端气候事件后。“食物生成器”可以用于家庭个人使用，也可以扩大为工业规模。

虽然“食物生成器”听起来可能是一个令人难以置信的壮举，但这个概念却牢牢扎根于科学之中。它由错综复杂的微生物群落驱动，如细菌和真菌，它们一起工作，对不可食用的材料和废物进行代谢，将其转化为安全、可口的食物。

有许多天然存在的微生物能够分解和摄取我们目前认为是肥料的东西。Techtmann博士是这些回收群落的专家，而Lu博士则在通过重塑微生物新陈代谢以对其进行工程设计方面拥有深厚经验。

借助未来洞察奖的研究资助，他们将在已经开展的工作基础上，创造出能够有效将废物转化为食物的天然和经过工程处理的微生物组合。虽然细菌生物质本身就含有50%以上的蛋白质，并包含许多必需的营养物质 [11] ，但研究人员正在开发更多微生物群落，以利用氨基酸、多重不饱和脂肪和维生素等添加剂来对其进行完善。

此外，这一领域的研究也有可能创造出能够产生其他具有潜在健康益处的物质的微生物群落。例如，像γ-氨基丁酸这样的化学物质，它天然存在于大脑中，具有镇定作用，可缓解压力、焦虑和恐惧感。其研究的目标就是打造一款可以满足个性化需求的“食物生成器”，并能灵活地将各种废物转化为食品。

这两位研究人员特别针对的一种废物是塑料污染。我们每年会制造3亿吨塑料垃圾，其中有800万至1,300万吨最终进入海洋。全球生产的所有塑料中只有9%获得回收利用，79%被倾倒在垃圾填埋场和环境中。许多塑料需要几个世纪的时间才能降解，而这一过程产生的微塑料往往被鱼类摄入，侵入更广泛的食物链，最终进入人体 [12,13] 。

Lu博士和Techtmann博士正在研究能够自然将塑料分解成蛋白质的细菌。他们的近期目标是进一步研究可以处理聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）塑料（也称为聚酯）的群落。这些微生物的缓慢生长速度在过去限制了它们的使用，但Lu和Techtmann正在对解聚酶进行工程设计，使其更加高效，提高微生物分解PET的能力。在未来，他们将扩大这项研究，以涵盖更多塑料种类，从而解决塑料污染和食物紧缺的问题。

未来洞察力奖高达100万欧元的研究经费只是我们支持食品生产创新的方式之一。就在最近，作为我们清洁肉类计划的一部分，我们宣布与美国塔夫茨大学和德国达姆施塔特技术大学签订了为期三年的合作协议[14]。

传统肉类生产是资源密集型的，这会降低生物多样性，并造成导致气候变化的温室气体排放。清洁肉类是替代方案之一，即在实验室中由多个动物细胞培养出来的真实肉品。我们在这一领域的最新合作聚焦于设计能够在商业规模上种植清洁肉类和海鲜的生物反应器。

奶牛养殖同样是不可持续的，并会造成环境问题。我们对Legendairy食品公司予以投资。该公司采用基因工程酵母来生产两种类似牛奶的蛋白质，可实现乳制品独有的口味和质地。通过将这些与植物性脂肪相结合，这家公司的目标在于以符合道德标准和可持续的方式，创造出尽可能接近真实牛奶和奶酪的替代品 [15] 。

我们还在开发可用于未来农场的光子材料。这些材料能够对阳光进行微调，以阻挡有害的紫外线辐射，并放大植物需要的光谱部分，从而加速作物生长，提高产量 [16]。

上述几个例子突显出我们在粮食生产革命中的贡献，在满足不断增长人口的需求的同时，确保可持续性。