Как научная фантастика предсказала недавние высокотехнологичные разработки в области химии

Прочитано: 98 раз(а)


Технологии реального мира часто предсказываются научной фантастикой. В 1927 году герои фильма «Метрополис» звонили друг другу по видеосвязи. Создатель «Звездного пути» Джин Родденберри повесил цветные мониторы с плоским экраном на стены «Энтерпрайза» за десятилетия до того, как мы сделали то же самое в наших гостиных.

Наиболее очевидные примеры технологий в научной фантастике, как правило, сосредоточены на искусственном интеллекте, связи и транспорте. Но футуристическая химия нравится и писателям-фантастам. Например, центральным элементом романа Олдоса Хаксли 1932 года «О дивный новый мир» является химический антидепрессант .

В последние годы мы стали свидетелями невероятных скачков в химических технологиях — до такой степени, что как химик я часто вспоминаю некоторые из моих любимых художественных произведений, читая о последних крупных разработках.

Пластиковый мир

В то время как экологические проблемы являются общей темой научной фантастики, немногие имеют дело с упадком пластика. Исключением является роман 1972 года « Мутант 59: Пожиратели пластика» . Эта история о бактериях, переваривающих пластик , еще несколько лет назад показалась бы надуманной. В конце концов, пластмассы существуют всего около 80 лет, что вряд ли кажется достаточным для того, чтобы природа разработала механизм их поедания.

Тем не менее, пластмассы представляют собой соединения на основе углерода, во многом схожие с природными полимерами, такими как коллаген (у животных), целлюлоза (у растений) и пчелиный воск. На протяжении тысячелетий бактерии и грибы выработали множество биохимических инструментов для удаления углерода из каждого мертвого организма.

Так что, возможно, это не должно было быть сюрпризом, когда в 2016 году ученые, просматривая завод по переработке отходов в Киото, Япония, обнаружили бактерии, буквально питающиеся пластиковыми бутылками. С тех пор несколько других исследовательских групп изолировали задействованные пищеварительные ферменты и усовершенствовали их, чтобы сделать их более эффективными. Есть надежда, что мы сможем использовать эти модифицированные природные системы, чтобы убрать наш пластиковый беспорядок.

Самые последние попытки сделать это имеют отчетливо футуристический вид. Группа в Остине, штат Техас, ввела структуру пищеварительных ферментов в нейронную сеть . Этот искусственный интеллект предсказал, что лучшие части фермента будут изменены для повышения его эффективности. По совету ИИ группа произвела фермент, который полностью разложил пластиковую корзинку всего за пару дней.

Инженеры-химики уже разрабатывают крупномасштабные заводы по переработке с использованием бактерий. Бактерии в Mutant 59 также были созданы в лаборатории, но будем надеяться, что на этом параллели заканчиваются. В романе бактерии убегают и вызывают опустошение, разрывая наш мир, разлагая пластиковую инфраструктуру, которая скрепляет общество.

Разоблачение научной фантастики

От «Нейроманта» Уильяма Гибсона до серии « Пространство» мясо, выращенное в чанах, является обычным явлением в научной фантастике . Персонажи редко бывают довольны результатом, часто жалуясь на то, что синтетическое мясо — плохая замена настоящему.

Многие искусственные мясные продукты уже стоят на полках наших супермаркетов, но большинство из них состоит из растительных ингредиентов, смешанных для имитации вкуса и текстуры мяса. Мне, как вегетарианцу, они очень нравятся. Но их легко отличить от настоящего мяса моих воспоминаний.

Выращивание мяса в чанах — другое дело. Это больше похоже на пивоварение, но с использованием животных клеток вместо дрожжей. Для работы в этом процессе нужны люди с хорошим пониманием клеточной биологии, химии питания и химической инженерии.

Процесс начинается с выращивания плотного бульона клеток. Смесь питательных веществ в чане изменяется, что приводит к дифференцировке клеток в типы тканей — мышцы, соединительную ткань, жировые клетки. Наконец, клетки сливаются во что-то, напоминающее мясную мякоть, которую собирают и перерабатывают в наггетсы , гамбургеры и тому подобное. Преимущество, конечно, в том, что вы получаете что-то с текстурой, вкусом и питательностью мяса, но без убоя.

Еще в 2013 году первый съедобный бургер, приготовленный таким образом, стоил 300 000 долларов . Девять лет спустя затраты резко упали, и инвесторы влили миллиарды долларов. Промышленность готова начать продавать свою продукцию и просто ждет, когда будет введена в действие нормативно-правовая база. Сингапур лидировал в одобрении культивируемого мяса в 2021 году, Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США недавно дало свое одобрение , и регулирующие органы Великобритании и ЕС не сильно отстают.

Предостережение

Тем не менее, иногда устремления реальной науки изо всех сил пытаются продвинуться вперед от их вымышленного вдохновения. В 2003 году 19-летняя Элизабет Холмс основала Theranos. Десять лет спустя компания стоила 10 миллиардов долларов.

Холмс собрала средства, пообещав разработать революционную технологию, которая могла бы обеспечить дешевую и быструю диагностику всего по капле крови. Идея казалась более близкой к медицинским сканерам в лазаретах «Звездного пути», чем к реальности. И оказалось, что обещания, данные Холмс, были преступно завышены, что принесло ей 11-летний тюремный срок за мошенничество .

История Theranos, возможно, подорвала доверие инвесторов к возможному применению технологий « лаборатория на чипе » , которые отстаивал Холмс. Но на самом деле мы уже хорошо знакомы с ними в виде тестов бокового потока COVID . Еще более необычный, реальный пример напомнил мне почти мгновенное секвенирование ДНК, изображенное в фильме 1997 года «Гаттака» .

В начале 2022 года в Стэнфордском университете небольшая группа исследователей секвенировала весь геном человека чуть более чем за пять минут. Сравните это с 13 годами, которые потребовались для секвенирования первого человеческого генома , опубликованного в 2003 году. Это может помочь ускорить диагностику редких заболеваний с нескольких лет до нескольких часов.

Эти поразительные прорывы в диагностике, переработке и производстве продуктов питания — всего лишь несколько областей химии, которые когда-то считались научной фантастикой. Многие другие, такие как батареи высокой плотности , позволяющие быстрее и меньше заряжать, технология очистки атмосферы для удаления C0₂ из воздуха и персонализированные лекарства, напечатанные на 3D -принтере, также находятся в стадии разработки. Будем надеяться, что антиутопии, так часто изображаемые в научной фантастике , не появятся вместе с технологиями, которые они описывают.

Как научная фантастика предсказала недавние высокотехнологичные разработки в области химии



Новости партнеров