Bem, como não fiquei impressionado com as respostas, aqui está a solução que eu mesmo criei:
Primeiro, criei um novo virtualenv com um interpretador do Python 3:
mkvirtualenv -p /usr/bin/python3 python3env
Então eu instalei o arquivo uwsgi do Pypi, que é compilado automaticamente com um interpretador do Python 3:
pip install uwsgi
Eu criei um diretório de configuração /etc/uwsgi-python3
que contém o emperor.ini e um subdiretório vassals, contendo vassal.ini. Por fim, adicionei a seguinte linha a /etc/rc.local
/home/user/.virtualenvs/python3env/bin/uwsgi --ini /etc/uwsgi-python3/emperor.ini
Agora existe um imperador uwsgi que usa o interpretador Python 3 para seus vassalos. Não interfere com outro Imperador do uwsgi que já estava rodando e usa o interpretador Python 2.7.
Eu sei que não é ideal, porque não estou usando a arquitetura de intérprete conectável que é explicado na documentação (obrigado roberto! Eu não sei como eu poderia ter esquecido isso). No entanto, ele funciona perfeitamente e eu não tive que tocar na minha instalação existente do uwsgi que está servindo um monte de aplicativos de produção.