Технологии реального мира часто предсказываются научной фантастикой. В 1927-м герои фильма «Метрополис» звонили друг другу по видеосвязи. Создатель «Звездного пути» Джин Родденберри оснастил «Энтерпрайз» цветными мониторами с плоским экраном за десятилетия до того, как такие же приборы появились в наших гостиных.
Хотя наиболее очевидные примеры технологий в научной фантастике сосредоточены на искусственном интеллекте, связи и транспорте, однако футуристическая химия также привлекает писателей-фантастов. Профессор Марк Лорх, преподающий научную коммуникацию и химию в Университете Халла (Великобритания), приводит в пример роман Олдоса Хаксли «О дивный новый мир», опубликованный в 1932 году, центральным сюжетным элементом которого является химический антидепрессант.
В последние годы мы стали свидетелями невероятных темпов развития химических технологий – до такой степени, что, как отмечает профессор Лорх, он часто вспоминает некоторые из любимых им фантастических произведений, когда читает новости о последних крупных разработках.
Пластиковый мир
На фоне экологических проблем, популярных среди авторов научной фантастики, лишь немногие пишут о внезапном исчезновении пластика. Особым исключением является роман 1971 года «Мутант 59: Пожиратели пластмассы». Эта история о бактериях, способных усваивать пластик, еще несколько лет назад показалась бы полностью вымышленной. В конце концов, пластмассы создаются земной промышленностью около 80 лет и этого срока слишком мало, чтобы природа смогла разработать механизм их поедания.
Тем не менее пластмассы представляют собой соединения на основе углерода, во многом напоминающие природные полимеры, такие как коллаген (у животных), целлюлоза (у растений) и пчелиный воск. А за тысячелетия бактерии и грибы смогли выработать множество биохимических инструментов для извлечения углерода из любого мертвого организма.
Так что произошедшее в 2016 году не должно было стать сюрпризом. В том году ученые, проводившие проверку завода по переработке отходов в Киото (Япония), обнаружили бактерии, буквально питающиеся пластиковыми бутылками. С той поры этими бактериями занялись несколько других исследовательских групп, выделивших пищеварительные ферменты, используемые бактериями для питания пластиком, и усовершенствовавших их эффективность. Есть надежда, что нам удастся использовать эти модифицированные природные системы, чтобы справиться с пластиком, загрязняющим нашу планету.
Самые последние попытки в этом направлении имеют отчетливо футуристический вид. Группа исследователей в Остине (Техас) ввела структуру пищеварительных ферментов в нейронную сеть. Проанализировав задачу, искусственный интеллект выдал рекомендации по модификациям определенных частей фермента, чтобы повысить его эффективность. Последовав совету ИИ, ученые смогли создать фермент, который полностью разложил пластиковую корзинку всего за пару дней.
Специалисты в сфере химии уже ведут расчеты по созданию крупномасштабных заводов, которые будут перерабатывать пластик с использованием бактерий. Кстати, в романе «Мутант 59» питающиеся пластиком бактерии также были созданы в лаборатории, но будем надеяться, что на этом параллели заканчиваются. Ведь в романе бактерии вышли за пределы лаборатории и вызвали опустошение, практически уничтожив наш мир путем разложения пластиковой инфраструктуры, по сути, скрепляющей человеческое общество.
Научно-фантастическое разоблачение
От «Нейроманта» Уильяма Гибсона до серии «Пространство» за авторством коллективного псевдонима Джеймс Корри мясо, выращенное в колбах, является обычным явлением в научной фантастике. При этом персонажи редко бывают довольны результатом и часто жалуются на то, что синтетическое мясо – плохая замена мясу животного происхождения.
Искусственные мясные продукты разных производителей уже стоят на полках супермаркетов Запада, но большая их доля состоит из растительных ингредиентов, имитирующих вкус и текстуру мяса. Как отмечает Марк Лорх, ему – вегетарианцу – эти продукты очень нравятся. Но их вкус отличается от настоящего мяса.
Выращивание мяса в колбах – совсем другое дело. Это занятие больше напоминает пивоварение, только с использованием животных клеток вместо дрожжей. Для работы в этом производстве необходимы специалисты, разбирающиеся в клеточной биологии, химии питания и химической инженерии.
Процесс создания настоящего искусственного мяса начинается с выращивания плотного клеточного бульона. Смесь питательных веществ в колбе постепенно меняется, что приводит к дифференцированию клеток в типы тканей – мышцы, соединительную ткань, жировые клетки. В конце концов клетки сливаются во что-то, напоминающее мякоть мяса, которая собирается и перерабатывается в наггетсы, гамбургеры и т.п. Преимущество здесь в том, что потребитель получает продукт, схожий по текстуре, вкусу и питательности с настоящим мясом, но без убоя животных.
В 2013-м первый бургер, приготовленный таким образом, стоил $300 000. Девять лет спустя производственные затраты резко снизились, и инвесторы влили в это направление производства миллиарды долларов. Современные производители готовы начать продажи мяса из колб и просто ждут, когда появится соответствующая нормативно-правовая база. В одобрении искусственно-выращенного мяса первым стал Сингапур, одобривший эту технологию в 2021-м. В Штатах FDA недавно также дало свое одобрение, равно как и регулирующие органы Великобритании и Евросоюза.
Предостережения из научной фантастики
На фоне «фантастических» устремлений реальной науки на первый план могут также продвинуться мошенники. В 2003-м 19-летняя Элизабет Холмс объявила об основании Theranos. Десять лет спустя ее компания стоила уже $10 миллиардов.
Холмс уверенно собирала средства инвесторов, обещая разработку революционной технологии, способной обеспечить дешевую и быструю диагностику организма по единственной капле крови. Ее идея воспринималась больше похожей на медицинские сканеры медицинских блоков «Звездного пути», а не ассоциировалась с современной реальностью. Как оказалось, обещания, заявленные Элизабет Холмс, были преступным обманом, принесшим ей в итоге 11-летний срок тюрьмы за мошенничество.
История Theranos, с большой вероятностью, подорвала доверие инвесторов к возникновению технологий «лаборатория на одной капле», которую отстаивала мошенница Холмс. Но в действительности мы уже хорошо знакомы с подобной технологией – тесты на коронавирус. Еще более необычный пример схожей технологии Марку Лорху напомнило секвенирование ДНК, выполняемое почти мгновенно по версии фильма 1997 года «Гаттака».
В Университете Стэнфорд в начале 2022 года небольшая исследовательская группа сумела секвенировать весь геном человека за каких-то пять минут. Если сравнить этот результат с 13-ю годами, затраченными на секвенирование первого человеческого генома согласно результатам, опубликованным в 2003 году – современный результат является совершенно потрясающим. Теперь диагностика редких заболеваний может быть ускорена от нескольких лет до считанных часов.
Описанные выше прорывы в диагностировании, переработке и технологиях производства продуктов питания – они охватывают лишь несколько областей химии, однако в недавнем прошлом все это считалось научной фантастикой. Многие другие разработки, такие как батареи высокой плотности, способные быстро заряжаться и медленно разряжаться, технология очистки атмосферы от углекислого газа и генетически персонализированные лекарства, создаваемые на 3D –принтере – все это находится в разработке прямо сейчас.
Остается надеяться, что вместе с «фантастическими» технологиями не возникнут сценарии, описанные в антиутопических произведениях фантастов.