科幻小说如何预测化学领域的最新高科技发展

科幻小说经常预言现实世界的技术。1927年，电影《大都会》中的人物互相进行了视频通话。《星际迷航》的创作者吉恩·罗登贝里(GeneRoddenberry)在企业号的墙上挂了纯平彩色显示器，比我们在客厅做同样的事情要早几十年。

科幻小说中最明显的技术例子往往集中在人工智能、通讯和交通方面。但是未来化学也被科幻作家所接受。例如，奥尔德斯·赫胥黎(AldousHuxley)1932年的小说《美丽新世界》(BraveNewWorld)的一个核心特征是化学抗抑郁药。

近年来，我们看到化学技术取得了令人难以置信的飞跃——以至于作为一名化学家，在阅读最新的重大发展时，我经常想起一些我最喜欢的小说。

塑料世界

虽然环境问题是科幻小说中的常见主线，但处理塑料枯萎病的小说并不多。一个例外是1972年的小说Mutant59:ThePlasticEaters。这个以消化塑料的细菌为特色的故事在几年前似乎有些牵强附会。毕竟，塑料只存在了80年左右，这似乎还不足以让大自然进化出一种吞噬它们的机制。

然而，塑料是碳基化合物，在许多方面类似于天然聚合物，例如胶原蛋白(动物)、纤维素(植物)和蜂蜡。亿万年来，细菌和真菌已经进化出许多生化工具来清除每一个死亡生物体中的碳。

因此，当2016年科学家在日本京都的一家回收工厂进行筛选时，发现了一种以塑料瓶为食的细菌，这也许并不令人意外。从那时起，其他几个研究小组已经分离出所涉及的消化酶，并对其进行改造以提高效率。希望我们可以使用这些改良的自然系统来清理我们的塑料垃圾。

最近的尝试具有明显的未来感。德克萨斯州奥斯汀的一个小组将消化酶的结构输入神经网络。这种人工智能预测了酶的最佳部分，可以进行调整以提高其效率。在AI的建议下，该小组生产了一种酶，可在短短几天内完全降解塑料篮筐。

化学工程师已经在开发使用细菌的大型回收工厂。Mutant59中的细菌也是在实验室中设计的——但我们希望相似之处就此止步。在小说中，细菌在席卷我们的世界时逃脱并造成破坏，腐烂了维系社会的塑料基础设施。

抛开科幻小说

从威廉·吉布森(WilliamGibson)的《神经漫游者》(Neuromancer)到《浩瀚无垠》(Expanse)系列，缸养肉是科幻小说中常见的比喻。人物很少对结果感到满意，经常抱怨合成肉是多么糟糕的真肉替代品。

我们的超市货架上已经摆满了许多假肉，但大多数是由混合植物成分制成的，以模仿肉的味道和质地。作为一个素食主义者，我其实很喜欢它们。但它们很容易与我记忆中的真实内容区分开来。

在大桶中种植肉是另一回事。它更像是酿造，但使用的是动物细胞而不是酵母。这个过程需要对细胞生物学、营养化学和化学工程有很好理解的人来工作。

该过程从培养浓稠的细胞肉汤开始。大桶内的营养成分发生变化，触发细胞分化为组织类型——肌肉、结缔组织、脂肪细胞。最后，细胞结合成类似于肉浆的东西，收获并加工成鸡块、汉堡等。当然，这样做的好处是您可以得到具有肉的质地、味道和营养成分的东西，但无需屠宰。

早在2013年，第一个以这种方式制作的可食用汉堡就花费了30万美元。九年后，成本直线下降，投资者投入了数十亿美元。该行业准备开始销售其产品，只是在等待监管框架到位。新加坡在2021年率先批准了人造肉，美国食品和药物管理局最近给予了批准，英国和欧盟监管机构紧随其后。

请注意

然而，有时现实世界的科学愿望很难从他们虚构的灵感中取得进展。2003年，年仅19岁的伊丽莎白·霍姆斯(ElizabethHolmes)创立了Theranos。十年后，该公司价值100亿美元。

Holmes筹集了资金，她承诺提供一种革命性的技术，只需一滴血就可以提供廉价、快速的诊断。这个想法似乎更接近《星际迷航》医务室中的医疗扫描仪，而不是现实中的任何东西。事实证明，福尔摩斯做出的承诺在犯罪上夸大其词，导致她因欺诈罪被判处11年徒刑。

Theranos的故事可能打击了投资者对Holmes所倡导的芯片实验室技术的合理应用的信心。但我们实际上已经以COVID横向流动测试的形式对它们非常熟悉。一个更加非凡、真实的例子让我想起了1997年电影Gattaca中描述的几乎即时的DNA测序。

2022年初，在斯坦福大学，一小群研究人员仅用了五分多钟就对整个人类基因组进行了测序。与2003年发表的第一个人类基因组测序耗时13年相比，这有助于将罕见疾病的诊断时间从数年缩短到数小时。

这些在诊断、回收和食品方面的惊人飞跃只是曾经被认为是科幻小说的几个化学领域。许多其他技术——例如允许更快和更少充电的高密度电池、去除空气中二氧化碳的大气清洁技术，以及3D“打印”个性化药物——也在开发中。让我们只希望科幻小说中经常描绘的反乌托邦不要与他们描述的技术一起出现。