最近の化学のハイテク化をどうやってSFが予測したのか

現実の技術は、SFによって予言されることが多い。1927年、映画『メトロポリス』の登場人物はお互いにビデオ通話をしていた。『スタートレック』の生みの親であるGene Roddenberryは、私たちがリビングルームで同じことをする何十年も前に、フラットスクリーンのカラーモニターをエンタープライズ号の壁に吊るしている。

SFにおける技術の例としては、人工知能、通信、輸送が最もわかりやすい。しかし、未来的な化学もSF作家たちに受け入れられている。例えば、Aldous Huxleyが1932年に発表した小説『すばらしい新世界』では、抗鬱薬が中心的な役割を担っている。

近年、化学技術の飛躍的な進歩は目覚しいものがある。化学者として、最新の大きな開発について読んでいると、大好きな小説の一部を頻繁に思い出してしまうほどだ。

プラスチックの世界

環境問題はSFの世界ではよくあることだが、プラスチックの害を扱った作品は多くない。例外は、1972年の小説『ミュータント59：プラスティック・イーター』である。プラスチックを消化するバクテリアを主人公にしたこの物語は、数年前なら奇想天外に思えたことだろう。プラスチックが誕生してからまだ80年程度しか経っておらず、自然界がプラスチックを食べる機構を進化させるのに十分な期間とは思えないからだ。

しかし、プラスチックは炭素ベースの化合物であり、動物のコラーゲンや植物のセルロース、ミツバチのワックスなどの天然高分子と多くの点で類似している。長い年月をかけて、バクテリアと菌類は、あらゆる生物の死骸から炭素を回収するための多くの生化学的手段を進化させてきた。

だから、2016年に日本の京都にあるリサイクル工場をふるいにかけていた科学者が、文字通りペットボトルを餌にしている細菌を発見したときも、驚くには値しなかったかもしれない。それ以来、他のいくつかの研究グループが、関係する消化酵素を分離し、より効率的になるように操作している。希望としては、これらの改良された自然のシステムを使って、プラスチックの混乱を一掃することができるようになることだ。

最近の試みは、明らかに未来的な雰囲気がある。テキサス州オースティンのあるグループは、消化酵素の構造をニューラルネットワークに入力した。この人工知能は、酵素の効率を上げるために手を加えるべき最適な部分を予測した。AIからのアドバイスにより、このグループはわずか2、3日でプラスチック製のパンネットを完全に分解する酵素を作り出した。

化学技術者たちは、すでにバクテリアを使った大規模なリサイクルプラントを開発している。『ミュータント 59』に登場するバクテリアもまた、実験室で操作されたものだ。しかし、並行関係がそこで止まることを願おう。この小説では、バクテリアは逃げ出し、我々の世界を引き裂き、社会を支えているプラスチックのインフラを腐敗させながら荒廃させていく。

サイエンス・フィクションを飲み干す

William Gibsonの『ニューロマンサー』から『巨獣めざめる』シリーズまで、大桶で育てた肉はSFの常套句である。登場人物はその結果に満足することはなく、合成肉がいかに本物の代用品にならないかについて頻繁に不満を漏らす。

スーパーの棚にはすでに多くのフェイクミートが並んでいるが、そのほとんどは植物性の原料をブレンドして肉の味と食感を模倣したものだ。ベジタリアンの私にとっては、実に楽しいものだ。しかし、私の記憶の中にある本物の肉とは簡単に見分けがつく。

桶の中で肉を育てるのは、また別の話だ。酵母の代わりに動物の細胞を使って、ビール醸造のようなことをするのだ。このプロセスは、細胞生物学、栄養化学、化学工学をよく理解している人でないとうまくいかない。

このプロセスでは、まず細胞を密集させた素を育てる。そして、この培養槽の中の栄養素の組み合わせを変えることで、細胞は筋肉、結合組織、脂肪細胞といった組織タイプに分化していく。最後に、細胞は肉の塊のようなものになり、これが収穫され、ナゲットやハンバーガーなどに加工される。もちろん、肉のような食感、味、栄養を持ちながら、屠殺を伴わないという利点がある。

2013年当時、この方法で作られた最初の食用ハンバーガーは30万ドルもした。それから9年、コストは急落し、投資家は何十億ドルも注ぎ込んだ。業界は製品の販売を開始する態勢にあり、あとは規制の枠組みが整うのを待つばかりだ。シンガポールは2021年に培養肉の認可を率先して行い、米国食品医薬品局も最近認可を下し、英国やEUの規制当局もそう遠くない時期に認可する予定だ。

注意すべき点

しかし、現実の科学の志が、フィクションのインスピレーションから進展するのに苦労することもある。2003年、Elizabeth Homesはわずか19歳でTheranosを設立した。10年後、同社は100億ドルの価値を持つに至った。

ホームズは、たった一滴の血液から安価で迅速な診断ができる画期的な技術を提供するという約束で資金を調達したのだ。そのアイデアは、現実のものよりも、スタートレックの病室にある医療用スキャナーに近いと思われた。そして、ホームズの約束は犯罪的に誇張されたものであったことが判明し、彼女は詐欺罪で11年の実刑判決を受けることになった。

Theranos事件によって、Holmesが提唱したラボオンチップ技術の応用に対する投資家の信頼は失われたかもしれない。しかし、実際には、COVIDラテラルフローテストのような形で、すでにかなり身近なものとなっているのである。さらに驚くべき実例として、1997年の映画『ガタカ』で描かれた、ほとんど瞬間的なDNA配列決定が思い出される。

2022年初頭、スタンフォード大学で、少数の研究者グループがわずか5分強でヒトゲノム全体の塩基配列を決定した。2003年に発表された最初のヒトゲノムの配列決定に要した13年間とは対照的である。これにより、希少疾患の診断が数年から数時間に短縮される可能性がある。

診断、リサイクル、食品などにおけるこれらの驚くべき進歩は、かつてサイエンスフィクションだと考えられていた化学分野のほんの一部に過ぎない。より早く、より少ない充電を可能にする高密度バッテリー、大気中のC0₂を除去する大気浄化技術、3D「プリント」された個人向け医薬品など、他の多くも開発中である。SFでよく描かれるようなディストピアが、その技術とともに現れないことを祈るばかりである。

本記事はThe Conversationに掲載された記事「How science fiction predicted recent high-tech developments in chemistry」について、Creative Commonsのライセンスおよび執筆者の翻訳許諾の下、翻訳・転載しています。