Hoe science fiction recente high tech ontwikkelingen in de chemie voorspelde

Hoe science fiction recente high-tech ontwikkelingen in de chemie voorspelde

Chemici zijn vaak de onbezongen helden van wetenschappelijke doorbraken die ons leven veranderen. Matej Kastelic/Shutterstock

Technologie in de echte wereld wordt vaak voorspeld door sciencefiction. In 1927 voerden personages in de film Metropolis videogesprekken met elkaar. Star Trek bedenker Gene Roddenberry hing flat-screen kleurenmonitoren aan de muren van de Enterprise decennia voordat wij hetzelfde deden in onze huiskamers.

U kunt meer artikelen uit The Conversation, ingesproken door Noa, hier beluisteren.

De meest voor de hand liggende voorbeelden van technologie in science fiction richten zich op kunstmatige intelligentie, communicatie en transport. Maar futuristische chemie wordt ook omarmd door sciencefictionschrijvers. Een centraal kenmerk van Aldous Huxley’s roman Brave New World uit 1932 is bijvoorbeeld een chemisch antidepressivum.

De laatste jaren hebben we ongelooflijke sprongen gezien in de chemische technologie – tot het punt dat ik, als chemicus, vaak moet denken aan sommige van mijn favoriete ficties, terwijl ik over de laatste grote ontwikkelingen lees.

Een plastic wereld

Hoewel milieuproblemen een rode draad vormen in sciencefiction, zijn er niet veel die de plaag van plastic behandelen. Een uitzondering is de roman Mutant 59: The Plastic Eaters uit 1972. Dit verhaal, over een bacterie die plastic verteert, zou een paar jaar geleden vergezocht hebben geleken. Plastic bestaat tenslotte pas zo’n 80 jaar, wat nauwelijks lang genoeg lijkt voor de natuur om een mechanisme te ontwikkelen om het op te eten.

Toch zijn kunststoffen verbindingen op basis van koolstof, in veel opzichten vergelijkbaar met natuurlijke polymeren zoals collageen (bij dieren), cellulose (bij planten) en bijenwas. Door de eeuwen heen hebben bacteriën en schimmels vele biochemische instrumenten ontwikkeld om de koolstof van elk dood organisme op te ruimen.

Dus misschien had het geen verrassing moeten zijn toen wetenschappers in 2016 bij het doorzoeken van een recyclingbedrijf in Kyoto, Japan, een bacterie ontdekten die zich letterlijk voedde met plastic flessen. Sindsdien hebben verschillende andere onderzoeksgroepen de betrokken verteringsenzymen geïsoleerd en aangepast om efficiënter te zijn. De hoop is dat we deze aangepaste natuurlijke systemen kunnen gebruiken om onze plastic rommel op te ruimen.

Plastic flessen en andere soorten plastic afval op de vuilnisbelt van Thilafushi

De omvang van het plastic probleem is moeilijk te bevatten.
Mohamed Abdulraheem/Shutterstock

De meest recente pogingen daartoe hebben een uitgesproken futuristische uitstraling. Een groep in Austin, Texas voerde de structuur van de spijsverteringsenzymen in een neuraal netwerk. Deze kunstmatige intelligentie voorspelde de beste delen van het enzym om de efficiëntie ervan te verhogen. Met het advies van de AI produceerde de groep een enzym dat in slechts een paar dagen een plastic punnet volledig afbrak.

Chemische ingenieurs ontwikkelen al grootschalige recyclinginstallaties met behulp van bacteriën. De bacterie in Mutant 59 is ook ontwikkeld in een laboratorium – maar laten we hopen dat de parallel daar ophoudt. In de roman ontsnapt de bacterie en richt verwoesting aan als hij onze wereld verscheurt en de plastic infrastructuur die de samenleving bij elkaar houdt wegrot.

Wetenschappelijke fictie

Van William Gibson’s Neuromancer tot de Expanse serie, in vaten gekweekt vlees is een veel voorkomende troop in science fiction. De personages zijn zelden tevreden met de resultaten en klagen vaak dat synthetisch vlees een slechte vervanging is voor het echte vlees.

Kunstmatig rundvlees in laboratorium gekweekt vlees in supermarkt opkomend gebied van voedselproductie met label.

Niet zo ver weg: je zou binnenkort lab-gegroeid vlees kunnen eten.
Zapp2Photo/Shutterstock

Er ligt al veel nepvlees in de schappen van de supermarkt, maar de meeste zijn gemaakt van plantaardige ingrediënten die gemengd zijn om de smaak en textuur van vlees na te bootsen. Als vegetariër vind ik ze eigenlijk best lekker. Maar ze zijn gemakkelijk te onderscheiden van het echte vlees uit mijn herinneringen.

Vlees kweken in een vat is een andere zaak. Het lijkt meer op brouwen, maar dan met dierlijke cellen in plaats van gist. Het proces vereist mensen met een goed begrip van celbiologie, voedingschemie en chemische techniek om te kunnen werken.

Het proces begint met het kweken van een dichte bouillon van cellen. De mix van voedingsstoffen in het vat wordt veranderd, waardoor de cellen zich gaan differentiëren in weefseltypes – spieren, bindweefsel, vetcellen. Uiteindelijk smelten de cellen samen tot iets wat lijkt op vleespulp, die wordt geoogst en verwerkt tot je nuggets, hamburgers en dergelijke. Het voordeel is natuurlijk dat je iets krijgt met de textuur, smaak en voedingswaarde van vlees, maar zonder het slachten.

In 2013 kostte de eerste eetbare burger op deze manier 300.000 dollar. Negen jaar later zijn de kosten gekelderd en hebben investeerders miljarden dollars gestort. De industrie is klaar om haar producten te gaan verkopen en wacht alleen nog op de regelgeving. Singapore liep voorop met de goedkeuring van kweekvlees in 2021, de Amerikaanse Food and Drug Administration gaf onlangs haar zegel van goedkeuring, en de Britse en EU-regelgevers volgen niet ver daarachter.

Een woord van voorzichtigheid

Soms hebben aspiraties van echte wetenschap echter moeite om hun fictieve inspiratie achter zich te laten. In 2003 richtte Elizabeth Holmes, slechts 19 jaar oud, Theranos op. Tien jaar later was het bedrijf 10 miljard dollar waard.

Holmes haalde het geld op met haar belofte om een revolutionaire technologie te leveren die goedkope, snelle diagnostiek kon leveren uit slechts een druppel bloed. Het idee leek meer op de medische scanners in de ziekenboeg van Star Trek dan op iets in werkelijkheid. En het bleek dat de beloften van Holmes crimineel opgeblazen waren, waardoor ze 11 jaar gevangenisstraf kreeg voor fraude.

Het Theranos-verhaal kan het vertrouwen van investeerders in plausibele toepassingen van de lab-on-a-chip technologieën die Holmes voorstond, hebben aangetast. Maar we kennen ze eigenlijk al, in de vorm van COVID laterale flow tests. Een nog uitzonderlijker, reëel voorbeeld deed me denken aan de bijna onmiddellijke DNA-sequencing die in de film Gattaca uit 1997 wordt afgebeeld.

Begin 2022 heeft een kleine groep onderzoekers aan de Stanford Universiteit een volledig menselijk genoom gesequenced in iets meer dan vijf minuten. Vergelijk dat eens met de 13 jaar die nodig waren om het eerste menselijke genoom te sequencen, gepubliceerd in 2003. Dit zou de diagnose van zeldzame ziekten kunnen versnellen van jaren naar uren.

Deze verbazingwekkende sprongen voorwaarts in diagnostiek, recycling en voeding zijn slechts enkele gebieden van de chemie die ooit als science fiction werden beschouwd. Vele andere – zoals batterijen met hoge dichtheid die sneller en minder vaak hoeven te worden opgeladen, atmosferische reinigingstechnologie om C0₂ uit de lucht te verwijderen, en 3D “geprinte” gepersonaliseerde medicijnen – zijn ook in ontwikkeling. Laten we hopen dat de dystopieën die zo vaak in sciencefiction worden beschreven, niet samen met de beschreven technologieën ontstaan.

The Conversation

Mark Lorch werkt niet voor, heeft geen adviesfuncties, bezit geen aandelen in en ontvangt geen financiering van bedrijven of organisaties die baat hebben bij dit artikel, en heeft geen relevante banden bekendgemaakt buiten zijn academische aanstelling.