我們不會回到狩獵採集者的更新世時代。相反，專家指出，到2050年，世界人口將從大約60億增加到90億——所有這些人口都需要透過農產品來餵養、穿衣甚至提供燃料。更重要的是，隨著人們擺脫貧困，更高的生活水平，如更大的肉類消費和個人出行，將對糧食作物生產（小麥、水稻）、動物飼料（玉米、大豆）、纖維（木材、棉花）和燃料（甘蔗、柳枝稷）提出更高的需求。農業產量如何在不顯著增加其環境足跡的情況下大幅擴張，特別是魯莽的森林砍伐以清理土地用於耕作？就像考慮曼哈頓的辦公空間一樣，我們必須找到一種垂直增長的方式，即提高作物產量。
農業不是天然的；它是一項人類發明。它也是現代文明的基礎。然而，農業在其實踐或生產力方面並非統一：世界上約40%的玉米種植者仍然使用非雜交、開放授粉的品種，而美國幾十年前就放棄了這些品種，他們的產量遠遠低於現代種子品種所能達到的水平。農業也不是靜態的。透過改良遺傳學提高產量在獲得大量私人研究資金的作物（如玉米）中正在加速，但在木薯和其他發展中國家的重要主糧作物中卻停滯不前，這些作物幾乎沒有或根本沒有支援。農業也具有重大的生態後果：取代森林和草原、化肥和柴油驅動的農業機械產生的溫室氣體排放，以及過量養分徑流導致的藻類水華。顯然，有很多地方需要改進。
現代人類大約在25萬年前出現，但農業是一項相當近期的發明，只有大約1萬年的歷史。許多農作物植物是我們飲食中相當新的補充；西蘭花——羽衣甘藍的一種開花突變體——據認為只有500年的歷史。大多數創新仍然更加近期。儘管奧地利僧侶格雷戈爾·孟德爾的豌豆植物實驗在19世紀中期悄然奠定了遺傳學的基本基礎，但他的工作直到20世紀初才被重新發現並應用於作物育種。孟德爾證明，植物性狀是遺傳的，而不是從環境中獲得的，這意味著將兩種具有不同特徵的植物雜交可以創造出具有潛在改良性狀的植物。
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進一步的進展穩步積累。20世紀40年代，人們發現了DNA作為遺傳物質，商業育種者開始採用基因修飾——通常透過對DNA應用化學物質或輻射，試圖製造具有有利特性的植物。這些修飾最終導致了20世紀60年代和70年代的綠色革命，在此期間，全球小麥產量增加了兩倍。20世紀80年代和90年代，農業生物技術得到了商業應用，這使得育種者能夠將來自相同或不同物種的特定基因引入作物。2004年，第一個植物基因組被完全測序，從那時起，GenBank（基因序列資訊的公共儲存庫）中的植物基因序列數量每兩年翻一番。我們的知識正在呈指數級增長，就像半導體和蜂窩電話等其他領域一樣。
我們面臨的挑戰是在提高農業產量的同時，減少化肥、水、化石燃料和其他負面環境投入的使用。擁抱人類的智慧和創新似乎是最有可能的途徑。植物的進化不是為了服務人類，它們的基因組對於我們的目的來說是不完整的。基因修飾的不可或缺的作用對於所有育種者來說都是顯而易見的，儘管公眾對現代農業如何取得成功的理解有時令人痛苦地缺失。從孟德爾時代之前到現在的所有育種技術都利用了對植物DNA的修飾。這些修飾可以採取以下形式：在野生環境中的自然細胞分裂過程中發生的錯誤或突變；DNA序列從植物基因組的一部分到另一部分的自然但隨機的移動或“跳躍”；植物育種者誘導的隨機遺傳變化；或使用生物技術更精確地插入已知基因序列。在所有這些情況下，植物基因都在物種內部或跨物種移動，創造出新的組合。雜交遺傳學——相同基因的不同版本的組合——導致了驚人的產量增長。很大程度上是由於使用了雜交種子品種，美國玉米產量在過去70年中增加了500%以上。
現代遺傳工具不斷改進。育種者正在使用標記輔助育種、生物技術和基因組學等技術來更好地測量和理解DNA改變，從而提高實現變化的精確度。透過生物技術實現的昆蟲或疾病防護已成功應用於多種商業物種，包括棉花、木瓜、玉米和大豆。一些種子開發專案顯示出在減少需水量和改善氮利用率（以減少化肥需求）方面的前景，這些專案適用於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。
一些批評者聲稱，透過生物技術實現的DNA改變會帶來獨特的健康、環境或社會問題，而其他育種技術產生的DNA改變則不會造成這些問題。但是，安全種植和收穫超過10億公頃透過生物技術改良的作物的累積經驗表明，情況並非如此。進一步的保證可以來自制定健全的、基於科學的監管方法，這些方法側重於DNA改變產生的蛋白質，而不是改變產生的機制。
人們懷疑奧維爾和威爾伯·萊特是否站在北卡羅來納州基蒂霍克的沙灘上，思考過太空旅行，然而僅僅66年後，人類就登上了月球。藉助現代遺傳學，提高作物產量可以在不一定增加對土地、水或化石燃料的需求的情況下提供更多的食物、飼料、纖維和燃料，我們應該思考未來66年可能會提供什麼。也許有了適當的資金和激勵，不需要每年播種的多年生穀物作物或可以大幅減少化肥用量的固氮穀物作物可能會成為現實。更多的聯邦資金用於植物生物學研究——目前這方面的資金與生物醫學研究資金相比相形見絀——將會有所幫助。正如計算機先驅艾倫·凱曾說過一句名言：“預測未來的最好方法是創造未來。”
注：本文最初印刷時標題為“培育更優良的作物”。